Текст
                    САМОСТОЯ ТЕЛЬН Ы Е
И КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ББК 22. ЗЯ7 К 43 Рецензенты: И.М. Гельфгат — кандидат физико-математических наук, Соросовский учитель. Учитель методист физико-математического ли- цея № 27 г. Харькова. Л.Э. Генденштейн — кандидат физико-математиче- ских наук, учитель высшей категории физико-математического лицея № 27 г. Харькова. Рекомендовано научно-методическим советом Харьковского областного института последипломного педагогического образования и менеджмента (протокол № 12 от 27 мая 2000 г.) Кирик Л.А. К 43 Физика-8. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. Харьков: «Гимназия», 2001. — 144 с. ISBN 966-7384-47-0 Пособие содержит самостоятельные и контрольные работы по всем важнейшим темам курса физики 8 класса и предназначено для текущего контроля знаний учащихся. Работы состоят из нескольких вариантов четырех уровней слож- ности по 12-балльной системе оценивания (начальный уровень, сред- ний уровень, достаточный уровень и высокий уровень) ББК 22. Зя7 Художественный редактор А В. Терлецкии Компьютерная верстка Л. А. Кирик Корректор И. И. Кирик ISBN 966-7384-47-0 © JLA. Кирик, 2001
ПРЕДИСЛОВИЕ Дидактические материалы предназначены для организации дифферен- цированной самостостоятельной работы учащихся на уроках физики в 8 классе. Введение 12-балльной системы и тематического оценивания учеб- ных успехов учащихся не отменяет текущее оценивание. Самостоятельные работы рассчитаны обычно на 10 — 15 минут урока и позволяют учителю в течение семестра регулярно контролировать степень усвоения учащимися изучаемого материала. В течение учебного года ученик может переходить с одного уровня сложности на другой. Данное учебное пособие составлено в полном соответствии с ныне дей- ствующей программой и учебниками. Все задания соответсвуют рекомендо- ванному Министерством образования и науки Украины распределению учебного материала по темам. Все самостоятельные и контрольные работы составлены в четырех вариан- тах, отличающихся по уровню сложности заданий, согласно 12-балльной системе оценивания учебных достижений учащихся (начальный уровень, средний уровень, достаточный уровень и высокий уровень). При оценивании решения задач по 12-балльной шкале следует пользо- ваться критериями и характеристиками уровней, представленными ниже: Начальный уровень (1 — 3 балла) Ученик умеет решать задачи и упражнения лишь на 1-2 логических шага репродуктивного характера с помо- щью учителя, то есть по готовой формуле найти неизвест- ную величину. Ученик способен выполнять простейшие математические операции (тождественные преобразования, вычисления), владеет учебным материалом на уровне рас- познавания явлений природы, отвечает на вопросы, кото- рые требуют ответа «да» или «нет». Средний уровень (4 — 6 баллов) Ученик умеет решать простейшие задачи по образцу не меньше, чем на 2-4 логических шага, проявляет способность обосновывать некоторые логические шаги с помощью учителя. Ученик проявляет знания и понимание основных поло- жений (законов, понятий, формул, теории). Достаточ- ный уровень (7 — 9 баллов) Ученик решает задачи и упражнения не меньше чем на 4-6 логических шагов с обоснованием и без помощи учителя. Ученик при решении задач свободно владеет изученным материалом, применяет его на практике в стандартных си- туациях. Полное решение такого задания оценивается в 9 баллов. Высокий уровень (10 - 12 баллов) Ученик решает комбинированные типовые задачи стан- дартным или оригинальным способом, умеет решать не- стандартные задачи, в частности те, что предлагаются на олимпиадах. Ученик проявляет творческие способности, самостоя- тельно умеет решать задачи больше чем на 5-6 логических шагов. Полное решение такого задания оценивается в 12 баллов. 3
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самос7поятелъная работа ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗМЕНЕНИЯ Начальный уровень 1. В один стакан налита холодная вода, в другой — столько же го- рячей воды. Одинакова ли внутренняя энергия воды в этих ста- канах? 2. На столе в кухне стоят стакан и графин с водой. Одинаковы ли внутренние энергии воды в этих сосудах? 3. Как будет изменяться внутренняя энергия воды в кастрюле по мере ее подогревания? 4. Что можно сказать о внутренней энергии тела, температура ко- торого понизилась? 5. Два медных бруска имеют одинаковую температуру, но масса од- ного 1 кг, а другого — 0,5 кг. Какой из двух данных брусков об- ладает большей внутренней энергией? 6. Продукты положили в холодильник. Как изменилась их внут- ренняя энергия? Средний уровень 1. Укажите, в каких из перечисленных ниже случаях внутренняя энергия воды не меняется: а) воду несут в ведре; б) переливают ее из ведра в чайник; в) нагревают до кипения. 2. Как можно отогреть озябшие руки, не используя нагретых пред- метов или теплых перчаток? 3. Каким способом — совершением работы или теплопередачей — изменялась внутренняя энергия детали при ее нагревании в печи перед закалкой? При сверлении в ней отверстия? 4. Почему при быстром скольжении вниз по шесту или канату можно обжечь руки? 5. Почему и как изменяется внутренняя энергия пилы при распи- ливании бревна? На основании чего вы об этом судите? 6. Спичку можно зажечь, если поместить ее в пламя свечи или при ее трении о коробок. Одинаковы ли способы изменения внутрен- ней энергии спички при ее возгорании? 4
Достаточный уровень 1. а) Можно ли ртутным медицинским термометром измерить тем- пературу капли? б) Кусок сахара раздробили на мелкие кусочки, а потом растерли в порошок. В каком случае внутренняя энергия сахара больше? Почему? 2. а) Дотронувшись рукой до поверхности двух тел, вам показалось, что одно из них более холодное. Можно ли из этого сделать вывод, что поверхность каждого из тел имеет разную температуру? б) Изменится ли внутренняя энергия воды в море с наступлением ночи? 6 3. а) Может ли повысится температура газа вследствие его взаимо- действия с твердым телом, которое имеет меньшую температуру, чем газ? б) Как изменится внутренняя энергия газа при его внезапном сжатии? Что будет свидетельствовать об изменении его внутрен- ней энергии? 4. а) Одна молекула кислорода в воздухе движется в данный мо- мент со скоростью 900 м/с, а другая — со скоростью 1200 м/с. Пра- вильно ли будет сказать, что температура второй молекулы выше? б) Растяните слегка резиновую нить. Как надо поступить (отпус- тить нить или растянуть сильнее), чтобы ее внутренняя энергия увеличилась? 5. а) Два ртутных термометра с различной массой ртути в них опустили в горячую воду. Одинаковую ли температуру покажут термометры? б) В одном сосуде находится вода, в другом — лед. Массы воды и льда одинаковы. Вода или лед имеет больший запас внутренней энергии? Почему? 6. а) Известно, что чем больше скорость движения молекул тела, тем выше его температура. Почему же не нагревается пуля, вы- стреленная в тире из пневматического ружья, хотя все ее моле- кулы движутся к мишени с большей скоростью? б) Чем объяснить, что при вколачивании гвоздя его шляпка поч- ти не нагревается, но, когда гвоздь вбит, достаточно нескольких ударов, чтобы шляпка сильно нагрелась? Высокий уровень 1. а) Сжатую пружину поместили в сосуд с кислотой и растворили ее. Куда «исчезла» потенциальная энергия сжатой пружины? б) Два одинаковых медных шарика упали с одной и той же вы- соты. Первый упал в глину, а второй, ударившись о камень, от- скочил и был пойман рукой на некоторой высоте. Который из шариков изменил больше свою внутреннюю энергию? 5
2. а) Возможно ли отсутствие у какого-нибудь тела внутренней энергии? Что для этого должно произойти? б) Когда атомобиль больше расходует горючее: при езде без оста- новок или с остановками? 3. а) Представьте себе случай, когда какое-либо тело не имеет ме- ханической энергии. Реальна ли такая ситуация? Поясните это на примере. б) Если жидкость, находящуюся в закупоренной бутылке, энер- гично встряхнуть, то ее температура повышается. Почему нагре- вается жидкость? 4. а) Из чайника выкипела почти вся вода. В некоторый момент мас- сы воды и пара оказались равными. Их температура 100 С. Можно ли утверждать, что внутренние энергии пара и воды одинаковы? б) За счет какой энергии совершается механическая работа при повышении столбика ртути в термометре? 5. а) В каком случае шина автомобиля при его движении больше нагреется: когда она слабо надута или надута хорошо? б) Верно ли утверждение: при теплообмене энергия всегда пере- ходит от тел с большей внутренней энергией к телам с меньшей внутренней энергией? 6. а) Изменится ли потенциальная энергия медного шара, лежаще- го на горизонтально расположенной поверхности стола, если по- высить его температуру? б) По озеру на большой скорости плывет катер. Изменяется ли при этом внутренняя энергия воды в озере? Как? Почему? Объясните. Самостоятельная работа 2 ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Начальный уровень 1. Почему ручки кранов у баков с горячей водой делают деревян- ными? 2. В каком платье летом менее жарко: в светлом или в темном? Объяс- ните почему. 3. В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной? 4. Почему старое зимнее пальто со сбившейся в плотные комки ва- той плохо «греет»? 5. Какие из перечисленных ниже веществ обладают хорошей тепло- проводностью: медь, воздух, алюминий, вода, стекло, водяной пар? 6. Какие из перечисленных ниже веществ обладают плохой тепло- проводностью: картон, железо, резина, сталь, бумага? 6
Средний уровень 1. Что остынет быстрее: стакан компота или стакан киселя? Почему? 2* Летом лед сохраняют под слоем опилок и земли. Почему? 3. В алюминиевую и стеклянную кастрюли одинаковой вместимо- сти наливают горячую воду. Какая из кастрюль быстрее нагреет- ся до температуры налитой в нее воды? 4. Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок? 5. Почему весной снег тает быстрее в городе, чем в поле? 6. Обыкновенный или пористый кирпич обеспечит лучшую тепло- изоляцию здания? Почему? Достаточный уровень 1. а) Будет ли гореть свеча на борту космического орбитального комплекса? б) Зачем на нефтебазах баки для хранения топлива красят «се- ребряной» краской? 2. а) Необходимо быстрее охладить воду, налитую в бак. Что лучше сделать — поставить бак на лед или положить лед на крышку бака? б) На каком из участков поля — покрытом снегом или льдом — лучше сохраняются озимые посевы? Почему? 3. а) Когда тяга в трубах лучше — зимой или летом? Почему? б) Какие почвы при одинаковых условиях сильнее прогреваются на солнце — подзолистые или черноземные? Почему? 4. а) Почему термосы изготавливают круглого, а не квадратного сечения? б) Какие фабричные трубы лучше: железные или кирпичные? 5. а) Где необходимо держать термометр для определения темпера- туры воздуха — в тени или на солнце? б) Почему отопительные батареи в помещении располагают вбли- зи пола, а не у потолка? 6. а) Чай сохраняют горячим в термосе. Можно ли сохранить в нем холодный морс? б) Почему в низинах растения чаще гибнут от заморозков, чем на возвышенности? I Высокий уровень 1. а) Какие тела — твердые, жидкие или газообразные — обладают лучшей теплопроводностью? б) Почему в комнате при температуре 20 °C мы чувствуем себя теплее, чем в воде при температуре 25 °C? в) Когда парусным судам удобнее входить в гавань — днем или ночью? 2. а) В каких телах — жидкостях, твердых телах, газах — наблю- дается конвекция? Почему? > . и 7
б) Почему самая высокая температура воздуха не в полдень, а после полудня? в) Земля непрерывно излучает энергию в космическое простран- ство. Почему же Земля не замерзает? 3. а) В каком случае энергия передастся излучением? Поясните на примере. б) Почему листья осины колеблются в безветренную погоду? в) Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода? 4. а) Какие из тел — твердые тела, жидкости или газы — обладают наименьшей теплопроводностью? Почему? б) Почему оконные стекла начинают замерзать снизу и в боль- шей мере, чвхМ сверху? в) В чашку налили горячий кофе. Что надо сделать, чтобы кофе остыл быстрее: налить в него молоко сразу или спустя некоторое время? 5. а) Какой из видов теплопередачи играет основную роль в нагре- вании воды в чайнике, стоящем на плите? б) Необходимо побыстрее охладить бутылку с лимонадом. Куда для этого следует поместить бутылку: в снег пли в измельченный лед, если температура их одинакова? в) В каком случае кусок льда внесенный в комнату, растает бы- стрее: когда его просто положат на стол или когда сверху при- кроют шерстяным платком? 6. а) При какой температуре и металл, и дерево будут казаться на ощупь одинаково нагретыми? б) В жаркий день сухой термометр показывает 35 °C. Изменятся ли показания термометра, если рядом с ним включить вентиля- тор? Рассмотрите два случая: а) термометр находится в тени; б) термометр освещен солнцем. в) Как устраивают теплицу? С какой целью? Почему внутри теп- лиц температура воздуха выше, чем снаружи? Самостоятельная работа 3 КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ Начальный уровень 1, Что потребует большего количества теплоты для нагревания на 1 °C: стакан воды или бидон воды? я
2. Что потребует большего количества теплоты для нагревания на 1 °C: 100 г воды или 100 г меди? 3- Какое вещество имеет наименьшую удельную теплоемкость? 4. Какое вещество имеет наибольшую удельную теплоемкость? 5. Какое количество теплоты необходимо для нагревания железа массой 1 г на 1 СС? 6. Чтобы повысить температуру на 1 С олова массой 1 кг, требует- ся 230 Дж. Какова удельная теплоемкость олова? 7. Алюминиевая деталь массой 1 кг остывает на 1 °C. Какое коли- чество теплоты выделится при остывании детали? 8. Чугунную деталь масой 1 кг нагрели на 1 °C. На сколько увели- чилась при этом внутренняя энергия детали? Средний уровень 1. Каким количеством теплоты можно нагреть 0,3 кг воды от 12 °C до 20 °C? 2. Какую массу воды можно нагреть на 10 °C 1 кДж теплоты? 3. На сколько градусов остыл кипяток в питьевом баке емкостью 27 л, если он отдал окружающей среде 1500 кДж теплоты? 4. Чтобы нагреть 110 г алюминия на 90 С, требуется 9,1 кДж. Вы- числите удельную теплоемкость алюминия. 5. Какое количество теплоты необходимо для нагревания латунной гири массой 200 г от 20 до 28 °C? 6. Какова масса железной детали, если на ее нагревание от 20 °C до 200 °C пошло 20,7 кДж теплоты? 7. На сколько градусов повысилась температура 4 л воды, если она получила количество теплоты, равное 168 кДж? 8. Слиток серебра массой 120 г при остывании от 66 °C до 16 °C пере- дал окружающей среде 1,5 кДж теплоты. Как велика удельная теплоемкость серебра? Достаточный уровень 1. а) Почему в пустынях днем жарко, а ночью температура падает ниже 0 СС? б) Чтобы охладить выточенную из меди деталь, имеющую темпе- ратуру 100 °C, ее погрузили в 420 г воды с температурой 15 °C. Определите массу детали, если известно, что в процессе теплооб- мена вода нагрелась до 18 °C. 2. а) По куску свинца и куску стали гой же массы ударили молот- ком одинаковое число раз. Какой кусок нагрелся больше? б) Стальную деталь массой 300 г нагрели до высокой температу- ры, а затем погрузили для закалки в 3 кг машинного масла, имеющего температуру 10 °C. Определить начальную температу- ру детали, если температура при установившемся тепловом рав- новесии была 30 °C. 9
а) Почему железные печи скорее нагревают комнату, чем кир- пичные, но не так долго остаются теплыми? б) В алюминиевый калориметр массой 1-10 г налили 25.0 г воды при температуре 15 °C. После того как брусок из свинца массой 100 г, нагретый до 100 °C, поместили в калориметр с водой, там установилась температура 16 °C. Составить уравнение теплового баланса и определить удельную теплоемкость свинца. а) Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами мед- леннее, чем суша? б) Мальчик наполнил стакан, емкость которого 200 см3, кипят- ком на три четверти и дополнил стакан холодной водой. Опреде- лите, какая установилась температура воды, если температура холодной воды равна 20 °C. а) Медной и стальной гирькам одинаковой массы передали рав- ные количества теплоты. У какой гирьки температура изменится сильнее? 6) Стальное изделие закалялось нагреванием до температуры 800 °C с последующим опусканием в масло массой 2 кг, взятое при температуре 10 °C. При этом масло нагрелось до температуры 40 °C. Найти массу стального изделия, если при переносе в масло изделие охладилось на 20 °C. Удельная теплоемкость масла 2100 Дж/(кг • СС). а) Что эффективнее использовать в качестве грелки — 2 кг воды или 2 кг песка при той же температуре? б) Для приготовления ванны вместимостью 200 л смешали хо- лодную воду при температуре 10 С с горячей при температуре 60 °C. Какие объемы той и другой воды надо взять, чтобы уста- новилась температура 40 °C? а) На что расходуется больше энергии: на нагревание воды или алюминиевой кастрюли, если их массы одинаковы? б) Вода массой 150 г, налитая в латунный калориметр массой 200 г, имеет температуру 12 °C. Найти температуру, которая ус- тановится в калориметре, если в воду опустить железную гирю массой 0,5 кг, нагретую до 100 °C. а) В каком случае горячая вода в стакане охладится больше: ес- ли в него опустить серебряную или алюминиевую ложку той же массы? Ответ обосновать. б) Смешали 39 л воды при 20 °C и 21 л воды при GO С. Опреде- лить температуру смеси. Высокий уровень Смешали 6 кг воды при 42 V, 4 кг воды при 72 °C и 20 кг воды при 18 СС. Определить температуру смеси. В алюминиевый сосуд массой 45 г налили 150 г воды при темпе- ратуре 20 °C. В сосуд опустили цилиндр массой 200 г, темпера-
тура которого 95 °C, при этом температура воды повысилась до 30 °C. Определить удельную теплоемкость вещества, из которого и з го т о вл е п п i1 л и н д р. 3. В 200 г воды при 20 °C помещают 300 г железа при 10 С и 400 г меди при 25 С. Найти установившуюся температуру. 4. В латунный калориметр массой 128 г, содержащий 240 г воды при температуре 8,5 °C, опущен металлический цилиндр массой 146 г, нагретый до 100 °C. В результате теплообмена установилась температура 10 °C. Определить удельную теплоемкость металла цилиндра. 5- Латунный сосуд массой 200 г содержит 400 г анилина при тем- пературе 10 °C. В сосуд долили 400 г анилина, нагретого до тем- пературы 31 °C. Найти удельную теплоемкость анилина, если в со- суде установилась температура 20 °C. 6. В каком отношении надо взять объемы свинца и олова, чтобы их теплоемкости были одинаковы? 7. В железном калориметре массой 100 г находится 500 г воды при температуре 15 °C. В калориметр бросают свинец и алюминий общей массой 150 г и температурой 100 °C. В результате темпе- ратура воды поднимается до 17 °C. Определить массы свинца и алюминия. 8. После опускания в воду, имеющую температуру 10 °C, тела, на- гретого до 100 °C, через некоторое время установилась общая температура 40 °C. Какой станет температура воды, если, не вы- нимая первого тела, в нее опустить еще одно такое же тело, нагретое до 100 °C? Самостоятельная работа ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА Начальный уровень 1. Какая физическая величина показывает, сколько энергии выде- ляется при сжигании 1 кг топлива? Какой буквой ее обозначают? 2. Определите по таблице, какое вещество имеет самую большую теплотворную способность? 3- Определите по таблице, какое вещество имеет самую маленькую теплотворную способность? 4, Сколько энергии выделяется при полном сгорании 1 кг бензина? 5. Приведите примеры наилучшего и наихудшего топлива из числа указанных в таблице учебника. Обоснуйте свой ответ.
В каком случае можно получить больше количество теплоты: сжигая 1 кг торфа или 1 кг антрацита? Средний уровень . Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 100 г спирта? . Какая масса каменного угля была сожжена в печи, если при этом выделилось 60 МДж теплоты? . При полном сгорании 0,5 кг топлива выделяется 22 МДж теплоты. Какова удельная теплота сгорания топлива? Что это за топливо? . Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих сосно- вых дров объемом 3 м3? . Сколько энергии выделится при полном сгорании керосина объе- мом 5 л? . Сколько сухих дров нужно сжечь, чтобы получить 60 МДж теп- лоты? Достаточный уровень . а) Удельная теплота сгорания каменного угля примерно в два раза больше, чем удельная теплота сгорания торфа. Что это значит? б) На сколько градусов Цельсия нагреются 3 кг воды, если вся теплота, выделившаяся при полном сгорании 10 г спирта, пошла на ее нагревание? . а) Почему теплота сгорания сырых дров меньше сухих той же породы? б) Сколько воды, взятой при температуре 14 сС, можно нагреть до 50 °C, сжигая спирт массой 30 г и считая, что вся выделяемая при горении спирта энергия идет на нагревание воды? . а) Почему разбросанные угли костра гаснут скоро, а сложенные в кучу долго сохраняются в раскаленном виде? б) На сколько изменится температура воды объемом 100 л, если считать, что вся теплота, выделяемая при сжигании древесного угля массой 0,5 кг, пойдет на нагревание воды? . а) Почему порох невыгодно использовать как топливо, а бензи- ном нельзя заменить порох в артиллерийских орудиях б) Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 °C до 50 °C, если вся теплота, выделенная спиртом пойдет на нагревание воды? . а) Почему мы сильно дуем на пламя спички, свечи и т.п., когда хотим его погасить? б) Сколько дров необходимо сжечь для того, чтобы нагреть 50 л воды в железном котле массой 10 кг от 15 °C до 65 °C? Потерями тепла пренебречь. . а) Почему рачительный хозяин предпочитает покупать березовые дрова, а не сосновые? Цена дров одинаковая.
б) Сколько воды можно нагреть от 10 °C до 60 °C, если на ее на- гревание пошла половина энергии, полученной в результате сго- рания 40 кг каменного угля? Высокий уровень . Сколько воды можно нагреть кипятильником от 10 °C до 100 °C, сжигая в нем 0,6 кг березовых дров, если для нагревания воды пошло 25 % теплоты, выделившейся при сжигании дров? . На спиртовке нагрели 175 г воды от 15 до 75 СС. Начальная мас- са спиртовки со спиртом была равна 163 г, а по окончании на- гревания — 157 г. Найдите КПД нагревательной установки. . Сколько дров понадобится сжечь, чтобы истопить кирпичную печь? КПД печи равен 25%, масса печи 1,5 т, в процессе протап- ливания температура печи меняется от 10 °C до 70 °C. . На примусе с КПД 40 % необходимо вскипятить 4 л воды, начальная температура которой 20 С, в алюминиевой кастрюле массой 2 кг. Определите расход керосина на нагревание воды и кастрюли. . В медном сосуде массой 0,5 кг нагреваются 2 л воды, взятой при температуре 10 °C. До какой температуры можно нагреть воду за счет сжигания 50 г спирта (КПД считать равным 50 %)? . Каково отношение масс спирта и бензина в смеси, если удельная теплота сгорания этой смеси 40 МДж/кг? С а м о с то я те ль на я работа ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССАХ Начальный уровень • Почему при работе пила нагревается? . Приведите примеры превращения механической энергии во внутреннюю энергию тела. . Приведите примеры превращения внутренней энергии в механическую. . Почему нагревается металлическая деталь, когда ее обрабатыва- ют напильником? . Частыми ударами молотка можно разогреть кусок металла. На что расходуется эта механическая работа? . Железнодорожный состав затормозил и остановился. В какой вид энергии превратилас.!, чтут-• нчтчоская энергия поезда? 13
Средний уровень Опишите превращения энергии, которые будут происходить при падении на пол пластилинового шарика. Какие превращения энергии происходят при катании ребят с го- ры на санках? Троллейбус затормозил и остановился. В какой вид энергии пре- вратилась кинетическая энергия троллейбуса? Спортсмен проплыл в плавательном бассейне некоторую дистан- цию и израсходовал при этом 130 кДж, В какие формы превра- тилась эта энергия? Почему при слабом морозе снег на дорогах с интенсивным автомо- бильным движением размягчается и подтаивает? Ответ объясните. Стеклянный и оловянный шары падают с одинаковой высоты. Какой шар в результате падения нагреется сильнее? Достаточный уровень На сколько градусов нагреется кусок меди массой 1 кг, если он упадет с высоты 500 м? Считать, что вся механическая энергия кус- ка меди полностью превращается во внутреннюю. Сравните температуру воды у основания водопада с ее температурой у его вершины. Высота водопада 60 м. Считать, что вся энергия па- дающей воды идет на ее нагревание. В ущелье с высоты 250 м падает камень. Вследствие трения о воздух и удара о землю камень нагревается на 1,5 °C. Определите удельную теплоемкость камня, считая, что 50% энергии камня расходуется на его нагревание. Стальной ударник пневматического молотка массой 1,2 кг во время работы в течение 1,5 мин нагрелся на 20 °C. Полагая, что на нагревание ударника пошло 40 % всей энергии молотка, опре- делите произведенную работу и мощность, развиваемую при этом. Ударная часть молота массой 10 т свободно падает с высоты 2,5 м на железную деталь массой 200 кг. Сколько ударов сделал молот, если деталь нагрелась на 20 °C? На нагревание расходуем- ся 30 % энергии молота. Два одинаковых медных шара получили одинаковую энергию, в результате чего первый шар нагрелся, оставаясь неподвижным, на 40 °C, а второй приобрел скорость, не нагреваясь. Определить эту скорость. Высокий уровень Мощность двигателя автомобиля «Жигули» 50 кВт. Каков КПД его двигателя, если при скорости 100 км/ч он потребляет 14 л бензина на 100 км пути? Какое количество бензина израсходовали двигатели самолета, пролетевшего расстояние 500 км со средней скоростью 250 км/ч,
если средняя мощность его двигателей 2000 кВт? КПД двигателя равен 25 %. 3. Реактивный самолет пролетает со скоростью 900 км/ч путь км, затрачивая топливо массой 4 т. Мощность двигателя са- молета 5900 кВт, его КПД 23 %. Какова удельная теплота сгора- ния топлива, применяемого самолетом? 4. Свинцовая пуля летит со скоростью 300 м/с. На сколько изме- нится ее температура при внезапной остановке? Считать, что на ее нагревание расходуется 5 % энергии пули. 5. При выстреле из ствола винтовки пуля массой 9 г приобретает скорость 800 м/с. Определить массу порохового заряда, если КПД выстрела 24 %. 6. Стальной шар, падая свободно, достиг скорости 41 м/с и, уда- рившись о землю, подскочил на высоту 1,6 м. Определить изме- нение температуры шара при ударе. Считать, что при соприкос- новении с землей изменяется внутренняя энергия только шара. 7. Междугородный автобус прошел за 2 ч 160 км, развивая при этом мощность 70 кВт. Сколько горючего израсходовал автобус, если КПД его двигателя 25 %? Норма расхода горючего 40 л на 100 км пути. Сколько топлива сэкономил водитель в рейсе? Плотность дизельного топлива 800 кг/м3, удельная теплота сго- рания 42 МДж/кг. 8. У поверхности воды мальчик выпускает камень, и он опускается на дно пруда на глубину 5 м. Какое количество теплоты выделит- ся при падении камня, если его масса 500 г, а объем 200 см3? С а мое т о я те л ь н а я работа ПЛАВЛЕНИЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Начальный уровень 1. Какое из веществ, указанных в таблице, имеет наиболее высокую температуру плавления? 2. Какие из веществ, указанных в таблице, отвердевают при темпе- ратуре ниже 0 °C? 3. При какой температуре отвердевает спирт? 4. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить медь? 5. Какие металлы можно расплавить в медном сосуде? 6. В каком состоянии (твердом или жидком) находится серебро и вольфрам при температуру 1000 °C? 15
Средний уровень 1. На рисунке изображен график изменения температуры нафталина, а) Какому состоянию нафталина соответствует отрезок графика ВС? б) Сколько продолжалось нагревание жидкого нафталина? в) До какой температуры нагрели нафталин? к задаче 1 2. На рисунке изображен график изменения температуры свинца. а) Как изменялась в ходе этого процесса кинетическая энергия молекул? б) В какой из точек (К или М) молекулы свинца обладают боль- шим запасом кинетической энергии? Почему? в) Какому состоянию свинца соответствует отрезок графика АВ? 3. На рисунке изображен график изменения температуры льда. а) Какому состоянию льда соответствует отрезок графика АВ? б) Сколько продолжалось нагревание льда до точки плавления? в) На сколько градусов изменилась температура за время наблюдения? 4. Определить по чертежу: а) Каким процессам соответствуют участки графика ВС и СЕ? б) Для какого вещества составлен данный график? 16
в) В какой из точек (В или С) молекулы данного вещества обла- дают большим запасом кинетической энергии? Почему? 5. На рисунке изображен график изменения температуры олова. а) Как изменяется температура олова на участках АВ, ВС и CD? б) Как изменяется внутренняя энергия олова на этих участках? Почему? в) Какому состоянию олова соответствует отрезок графика ВС? 6. На рисунке графически изображен процесс изменения темпера- туры нафталина. а) Какова температура плавления нафталина? б) Изменялась ли внутренняя энергия нафталина на участке ВС? Как? Почему? в) Сравните внутреннюю энергию нафталина в точках В и С. 17
Достаточный уровень Какое количество теплоты необходимо для плавления 100 г оло- ва, взятого при температуре 32 °C? Изобразите этот процесс на графике. тъллот* Какое количество воды выделится при затвердевании 2 л воды, взятой при температуре 10 °C? Изобразите этот процесс на гра- фике. Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить 100 г льда, взятого при температуре -5 °C, а затем воду нагреть до 20 °C? Изобразите этот процесс на графике. В холодильнике изготовили 750 см3 льда при температуре -5 °C. Сколько теплоты было отведено от воды и льда при этом, если начальная температура воды 15 °C? Изобразите это процесс на графике. Железная заготовка, охлаждаясь от темпер ат ры 800 С до 0 °C, растопила лед массой 3 кг, взятый при 0 СС. Какова масса заготов- ки, если вся энергия, выделенная ею, пошла на плавление льда? Определить, какое количество свинца, взятого при 0 °C, можно расплавить за счет теплоты, полученной при сгорании 1 кг неф- ти, если КПД нагревателя 80 %. Высокий уровень До какой температуры надо нагреть алюминиевый куб, чтобы он, будучи положен на лед, полностью в него погрузился? Темпера- тура льда 0 °C. В алюминиевом сосуде массой 0,5 кг находится 2 кг льда при температуре 0 °C. На сколько градусов нагрелась вода, образо- вавшаяся после таяния льда, если было сожжено 50 г керосина. КПД нагревателя 50 %. Сколько дров надо сжечь в печке с КПД 40 %, чтобы получить из 200 кг снега, взятого при температуре -10 С, воду при 20 °C? Ванну объемом 100 л необходимо заполнить водой, имеющей температуру 30 °C, используя воду с температурой 80 1 С и лед с температурой -20 °C. Найти массу льда, который придется поло- жить в ванну. Теплоемкостью ванны и потерями тепла пренебречь. В калориметр, содержащий 250 г воды при температуре 15 С, бро- сили 20 г мокрого снега. Температура в калориметре понизилась на 5 °C. Сколько воды было в снеге? Теплоемкостью калориметра пренебречь. Кусок льда массой 700 г поместили в калориметр с водой. Масса воды 2,5 кг, начальная температура 5 ЭС. Когда установилось те- пловое равновесие, оказалось, что масса льда увеличилась на 64 г. Определите начальную температуру льда.
. На зимней дороге при температуре снега -10 °C автомобиль в те- чение 1 мин 6 с буксует, развивая мощность 12 кВт» Сколько снега растает при буксовании автомобиля, если считать, что вся энергия, выделившаяся при буксовании, идет на нагревание и плавление снега? . В сосуде с водой плавает кусок льда массой 0,1 кг, в него вмерз- ла дробинка из свинца массой 5 г» Какое количество теплоты на- до затратить, чтобы дробинка начала тонуть? Температура воды в сосуде 0 °C. Самостоятельная работа ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ Начальный уровень . Какая их жидкостей — вода, ртуть или эфир — кипит при самой низкой температуре? . Почему даже в жаркий день, выйдя из реки после купания, че- ловек ощущает холод? . В каком агрегатном состоянии находится при нормальном давле- нии спирт при 100 СС и вода при 153 °C? , Как влияет испарение на температуру жидкости? Приведите при- меры. . Почему холодное стекло покрывается тонким слоем влаги, если на него подышать? . При какой температуре происходит испарение воды? Средний уровень . На рисунке изображен график нагревания жидкости. а) Какова температура кипения жидкости? Что это за жидкость? б) Сколько времени кипела жидкость?
2. На рисунке изображен график плавления льда и нагревания воды. а) Какая температура была в конце наблюдения? б) Через какое время после начала наблюдения вода закипела? 3. На рисунке изображены графики нагревания трех жидкостей. а) Какова температура кипения второй жидкости? Что это за жид- кость? б) Через сколько минут после начала наблюдения закипела пер- вая жидкость? 4. На рисунке графически изображен тепловой процесс конденса- ции 1 л водяного пара и охлаждения образовавшейся воды. I--,--fJ и 5 10 15 20 t, мин а) Как изменялась температура воды в процессе конденсации и в процессе охлаждения? б) В начале или в конце процесса конденсации молекулы воды обладают большим запасом кинетической энергии? 5. а) Когда и почему запотевают очки? 20
б) Сколько потребуется теплоты для испарения 100 г спирта, взя- того при температуре кипения? 6. а) Что обладает большей внутренней энергией: вода при темпера- туре 100 °C или ее пар той же массы при той же температуре? б) Сколько теплоты выделится при конденсации 200 г спирта, взятого при температуре кипения? Достаточный уровень 1. 3 кг льда, взятого при -20 °C, нужно нагреть до кипения и испа- рить. Сколько для этого потребуется теплоты? Изобразите про- цесс графически. 2. В калориметр со льдом массой 100 г и температурой 0 °C впущен пар при температуре 100 СС. Скольку воды окажется в калори- метре непосредственно после того, как весь) лед растает? 3. В сосуд с водой, взятой при 0 °C, впустили 1 кг пара при 100 °C. Спустя некоторое время в сосуде установилась температура 20 СС. Сколько воды было в сосуде? Теплообмен с окружающей средой отсутствует. 4. На примусе нагрели 4 кг воды, взятой при температуре 20 °C, до кипения и полностью испарили. Определите, сколько керосина для этого потребовалось, если КПД примуса 25 %. 5. Смесь, состоящую из 5 кг льда и 15 кг воды при общей темпера- туре 0 °C, нужно нагреть до температуры 80 °C пропусканием водяного пара при температуре 100 СС. Определить необходимое количество пара. 6. На электроплитке мощностью 600 Вт за 35 мин нагрели 2 л воды от 20 °C до 100 °C, причем 200 г воды обратилось в пар. Определить КПД электроплитки. 7. До какой температуры нагреется 0,8 л воды, находящейся в медном калориметре массой 0,7 кг и имеющей температуру 12 °C, если ввести в калориметр 0,05 кг пара при 100 °C? 8. Сколько необходимо сжечь спирта, чтобы 2 кг льда, взятого при -5 °C, расплавить и 1 кг полученной воды превратить в пар. КПД спиртовки 40 %. Высокий уровень 1. В бак, содержащий воду массой 10 кг при температуре 20 °C, бро- сили кусок железа массой 2 кг, нагретый до температуры 500 °C. При этом некоторое количество воды превратилось в пар. Конеч- ная температура, установившаяся в баке, равна 24 °C. Опреде- лить массу воды, обратившейся в пар. 2. В сосуде, из которого быстро откачивают воздух, находится не- большое количество воды с массой т при температуре 0 1 С. За счет интенсивного испарения происходит постепенное замораживание 21
воды. Какая часть первоначальной массы воды может быть та- ким образом превращена в лед? 3* Расплавленный алюминий массой 1,2 кг, взятый при температу- ре плавления, влили в воду, масса которой 2,1 кг и температура 16 °C. Найти сколько воды выкипит при этом. 4. Рассчитайте, с какой высоты должна упасть капля воды, чтобы при ударе полностью испариться. Начальная температура капли 20 °C. Сопротивление среды и энергию, пошедшую на разруше- ние поверхности капли, не учитывать. 5. В кусок льда массой 100 г и температурой -10 °C влили 1,5 кг расплавленного свинца при температуре плавления. Сколько во- ды обратится в пар, если свинец остыл до температуры 27 °C? Потерями энергии пренебречь. 6. В алюминиевую кастрюлю массой 600 г налили 1,5 л воды с температурой 20 °C и поставили на электроплитку, КПД которой 75 %. Через 35 мин вода закипела и 20 % ее превратилось в лар. Какова мощность электроплитки? 7. Медную деталь, нагретую до 720 °C, погрузили в 1,75 кг воды при температуре 18 СС. Вся вода при этом нагрелась до 100 °C и 75 г ее обратилось в пар. Определить массу детали. Потерями энергии пренебречь. 8. На газовой горелке нагревается алюминиевый чайник массой 1,2 кг, содержащий 2 л воды при температуре 15 °C. Вода в чай- нике нагрелась до 100 °C и 200 г ее выпарилось. Каков КПД го- релки, если при этом сгорело 0,1 м3 природного газа? 22
Контрольная работа ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Начальный уровень ВАРИАНТ LU Укажите, какие из перечисленных явлений относятся к меха- ническим, а какие — к тепловым: падение тела на землю; ис- парение воды; движение автомобиля; нагревание спутника при спуске в плотных слоях атмосферы. В каком костюме летом более жарко: в белом или черном? Объяс- ните почему? Можно ли в медной кастрюле расплавить стальную деталь? ВАРНА Ч Т Ц| Какое из приведенных тел обладает большей внутренней энер- гией: 1 л воды при 20 °C или 1 л воды при 100 °C? Зачем рукоятку пистолета покрывают слоем дерева или пласт- массы? Какое из приведенных в таблице веществ кипит при самой ни- зкой температуре? В А Р И А Н т~Щ В каких из перечисленных процессах меняется внутренняя энергия тел: а) тело нагревают; б) мяч падает; в) мяч катится но гладкой горизонтальной поверхности? Объясните, почему батареи отопления ставят обычно внизу под окнами, а не вверху? В каком состоянии (твердом или жидком) находится медь и алюминий при температуре 1000 °C? ВАРИ АН Т Д Два алюминиевых бруска имеют одинаковую температуру, но масса одного 0,5 кг, а другого — 1 кг. Какой из двух данных брусков обладает большей внутренней энергией? Как теплота передастся от Солнца к Земле? Какую максимальную температуру молено измерить спирто- BI4M термомгтрму? 23
ВАРИАНТрП 0 Как будет изменяться внутренняя энергия молока в кастрюле по мере его подогревания? 0 Из какой посуды удобнее пить горячий чай: из алюминиевой кружки или фарфоровой чашки? Почему? 0 Какое из веществ, указанных в таблице, имеет наименьшую температуру плавления? ВАРИАНТОЙ о о © Сметану поставили в холодильник. Как изменилась внутрен- няя энергия сметаны? Почему кирпичный гараж считается более “теплым”, чем ме- таллический? В каком состоянии (жидком или газообразном) находится вода и спирт при температуре 95 сС? Средний уровень ВАР ИАНТр] 0 В теплую комнату внесли холодный предмет. Изобразите на рисунке направление конвекционных потоков воздуха около этого предмета. 0 Какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг стали на 2 °C? 0 На сколько джоулей увеличится внутренняя энергия 2 кг льда, взятого при температуре плавления, если он растает? 0 Почему не получают ожога, если кратковременно касаются горячего утюга мокрым пальцем? 0 Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 2 кг каменного угля? 0 На сколько джоулей увеличится внутренняя энергия 3 кг во- ды при обращении ее в пар? Температура воды 100 °C. ВАРИАНТ^ 0 Каким способом может быть передана теплота в безвоздуш- ном пространстве? 0 Какое количество теплоты выделится при остывании алюми- ниевой детали массой 1 кг на 5 °C? 0 Какое количество теплоты необходимо для плавления 100 г стали ппп температуре плавления? 24
о о о © © о © о Почему стены в деревянных домах делают тоньше, чем в ка- менных? Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 0,5 кг антрацита? На сколько джоулей увеличится внутренняя энергия 2 кг эфира, взятого при температуре 35 °C, если его испарить? вариантр! Можно ли спиртовым термометром измерять температуру кипящей воды? Какое количество теплоты необходимо для нагревания 200 г меди на 1 °C? Сколько энергии выделится при конденсации 2 кг спирта, взятого при температуре кипения? BA Р И АНТ Д Верхняя часть свечи при ее горении размягчается и плавит- ся, Объясните, какие способы передачи теплоты в этом слу- чае играют основную роль. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 500 г природного газа? Какое количество теплоты необходимо для плавления 200 г свинца при температуре плавления? Достаточный уровень ВАРИ АНТЦ] Q Луна полностью лишена воздушной оболочки. Может ли при этих условиях верхний слой лунного грунта быть влажным? Объясните. & © В алюминиевом чайнике нагре- вали воду и, пренебрегая поте- рями количества теплоты в окружающее пространство, построили графики зависимо- сти количества теплоты, полу- чен ной чаи ником и водой, от времени нагревания. Какой график построен для воды, а какой — для чайника? Медное жало паяльника массой 59 г остывает от 432 °C до 232 °C. 40 % теплоты, выделяющейся при этом, полезно ис- пользуется на плавление олова. Определите, какую массу 25
олова, взятого при температуре плавления, можно распла- вить за счет этой теплоты. ВАРИАНтГЛ Температура обшивки космического корабля при его движе- нии в разреженных слоях атмосферы достигает нескольких тысяч градусов, а температура среды, в которой находится космический корабль, не превышает 50-60 ' С ниже нуля. Чем это объясняется? На рисунке представлены графики А и В нагревания двух тел. Массы тел одинаковы и равны 50 г каждая. Найдите на- чальные и конечные температуры тел. Объясните причину различия графиков. Какое из тел изготовлено из вещества с меньшей удельной теплоемкостью? Из каких веществ изго- товлены тела? Железная гиря массой 5 кг остывает от 1127 °C до 327 °C. Сколько свинца, взятого при температуре 27 °C, можно рас- плавить за счет теплоты, выделившейся при остывании же- лезной гири? ВАРИАНТЩ Почему 100-градусный пар обжигает сильнее воды такой же температуры? На одинаковых горелках на- гревались вода, медь и желе- зо равной массы. Укажите, какой график построен для воды, какой — для меди и какой — для железа. (При построении графика потери теплоты в окружающее про- странство не учитывались.) Какое количество теплоты потребуется, чтобы превратить 500 г льда, имеющего температуру -40 °C, в пар при 100 СС?
ВАРИАНТр*] 0 На вершине горы высотой 4000 м вода закипает при темпе- ратуре 86 °C. Объясните это. 0 Два ученика получили задание построить графики зависимости температуры воды от количества теплоты, полученной ею от нагревателя. Эти графики представлены на рисунке. 1) Объяс- ните, почему графики оказались разными? 2) Какой из гра- фиков соответствует нагреванию большей массы воды? 3) Во сколько раз отличались массы воды в опытах мальчиков? 0 Сколько теплоты нужно затратить, чтобы вскипятить 3 кг воды, взятой при температуре 20 °C, в алюминиевой кастрю- ле массой 400 г, если в ходе этого процесса 20 г воды испа- рилось? В А Р И А Н Т LD 0 Можно ли вскипятить воду в кастрюле, плавающей в кипя- щей воде? 0 Какой процесс изображает график — плавление или отверде- вание — и какого вещества? Какие процессы характеризуют части графика АВ, ВС, CD? При какой температуре началось и при какой температуре кончилось наблюдение? Сколько времени длилось охлаждение жидкости до температуры от- вердевания? 27
0 Температура воды массой 5 кг повысилась от 7 °C до 53 °C при опускании в нее нагретой железной гири. Определите массу этой гири, если после опускания ее е воду температура гири понизилась от 1103 °C до 53 °C. В А Р И А Н Т [J] 0 Какая вода будет быстрее охлаждать раскаленный металл: холодная (t = 20 °C) или горячая (f = 100 °C)? Объясните. 0 На рисунке показано изменение температуры двух жидко- стей со временем. Какие это жидкости? Какому их состоя- нию соответствуют части графика АВ, ВС, CD? Объясните, почему часть линии графика параллельна оси времени. 0 На сколько градусов нагреется кусок меди массой 500 г, если ему сообщить такое же количество теплоты, которое пойдет на нагревание воды массой 200 г от 10 °C до 60сС? Высокий уровень ВАРИАНТрЗ 0 Сколько воды можно нагреть от 20 °C до 70 °C, используя тепло- ту, выделившуюся при полном сгорании 0,42 кг сухих дров. 0 Чугунная и алюминиевая детали одинаковой массы находят- ся при температуре 20 °C. Для плавления какой из этих де- талей необходимо большее количество теплоты? Во сколько раз большее? 0 На электроплитке нагревали 1,2 л воды от 10 °C до 100 0С. При этом 3 % ее обратилось в пар. Сколько времени длилось нагревание, если мощность плитки 800 Вт, а ее КПД 65 %? 0 На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина массой 10 г?
С какой скоростью должен лететь кусок льда массой 1 кг, чтобы при ударе о каменную стену он полностью расплавил- ся? Температура льда О °C. Мощность двигателя автомобиля «Жигули» 50 кВт. Каков КПД его двигателя, если при скорости 100 км/ч он потребля- ет 14 л бензина на 100 км пути? ВАРИ А НТ Q На газовой плите нагрели 4,4 кг воды от О °C до температуры кипения. Сколько природного газа было при этом израсходо- вано, если считать, что вся выделившаяся теплота пошла на нагревание воды? Медный и алюминиевый бруски одинаковых размеров нахо- дятся при тепературе О °C. Для плавления какого из них не- обходимо большее количество теплоты? Во сколько раз боль- шее? Калориметр содержит лед массой 100 г при температуре 0 °C. В калориметр впускают пар с температурой 100 °C. Сколько воды оказалось в калориметре, когда весь лед растаял? Тем- пература образовавшейся воды равна 0 °C. ВАР ИАН Т 3 В сосуд с водой, масса которой 150 г, а температура 16 °C, добавили воду массой 50 г при температуре 80 °C. Определи- те температуру смеси. Кусок алюминия и кусок свинца упали с одиниковой высо- ты. Какой из металлов при ударе в конце падения будет иметь более высокую температуру? Во сколько раз? Считать, что вся энергия тел при падении пошла на их нагревание. Сколько необходимо сжечь керосина для превращения 1 кг льда, взятого при температуре -10 °C, в пар при 100 СС? КПД нагревателя 50 %. На сколько градусов можно нагреть медный шарик, затратив такую же энергию, какая необходима для подъема этого ша- рика на высоту 76 м? Автомобиль равномерно движется по горизонтальной дороге. При сгорании топлива в двигателе автомобиля выделяется эне- ргия 160 кДж. Какая часть этой энергии превратилась в конечном счете в механическую, если КПД двигателя 45 %? Какое количество теплоты выделится при конденсации 0,5 кг водяного пара, взятого при температуре парообразования, осты- вании образовавшейся при этом воды и ее превращения в лед? 29
вариантЕН 0 Железный метеорит массой 0,05 кг влетел в земную атмосфе- ру из мирового пространства. При движении в атмосфере Зем- ли метеорит расплавился. Сколько выделилось теплоты при трении метеорита о воздух, если считать, что вся выделив- шаяся теплота пошла на нагревание и плавление метеорита? Начальную температуру метеорита принять равной -215 °C. 0 В воду массой 1,5 кг положили лед, температура которого 0 °C. Начальная температура воды 30 °C. Сколько нужно взять льда, чтобы он весь растаял? Q Определить мощность, развиваемую двигателем автомобиля, если на каждый километр пути при скорости 60 км/ч расхо- дуется 74 г бензина. КПД двигателя 30%. 30
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа 8 ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ, ДВА РОДА ЗАРЯДОВ Начальный уровень 1. Какие два типа зарядов существуют в природе, как их называют и обозначают? 2. Как взаимодействуют между собой тела, имеющие одноименные заряды? Приведите примеры. 3. Как взаимодействуют между собой тела, имеющие разноименные заряды? Приведите примеры. 4. Как взаимодействуют между собой две эбонитовые палочки, натертые мехом? 5. Как взаимодействуют между собой две стеклянные палочки, на- тертые шелком? 6. Как взаимодействуют между собой эбонитовая палочка, натертая мехом, и стеклянная палочка, натертая шелком? Средний уровень 1. Как заряжена палочка? Пунктиром показано первоначальное поло- жение листочков, (см. рис.) 2. Что можно сказать о зарядах дан- ных шариков? (см. рис.) 3. Каким зарядом был заряжен элек- троскоп? Пунктиром показано пер- воначальное положение листочков, (см. рис.) 31
4. Что можно сказать о зарядах дан- ных шариков? (см. рис.) 5. Каким зарядом заряжен электро- скоп? Пунктиром показано перво- начальное положение листочков, (см. рис.) 6. Что можно сказать о зарядах ша- рика и палочки? (см. рис.) Достаточный уровень 1. а) Почему ворсинки и пыль прилипают к одежде при чистке ее волосяной щеткой? Почему, если щетка слегка влажная, этого не происходит? б) Можно ли на концах эбонитовой палочки получить одновре- менно два разноименных заряда? Как это сделать? 2. а) Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся тел? Ответ обоснуйте. б) Как получить заряды разного знака, не имея в своем распо- ряжении ничего, кроме эбонитовой палочки и куска шерстяной материи? 3. а) Правильно ли выражение: «При трении создаются заряды»? Почему? б) Почему легкая станиолевая гильза притягивается и к положи- тельно заряженной стеклянной палочке, и к отрицательно заря- женной эбонитовой? 4, а) Почему при расчесывании волос пластмассовой расческой чис- тые волосы словно прилипают к ней? б) Почему металлический стержень нельзя наэлектризовать, если держать его в руке? Каким способом это можно сделать? Поче- му? Объясните. 5. а) При трении эбонитовой палочки о мех наблюдается явление электризации. Объясните, какой заряд (положительный или от- рицательный) сообщен при этом эбонитовой палочке, какой за- ряд сообщен меху? б) Обязательно ли для электризации тел тереть их друг о друга? Можно ли наэлектризовать тела иначе? Как? 32
6. а) Положительно заряженное тело отталкивает подвешенный на нити легкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен положительно? б) Что произойдет, если к электроскопу, заряженному отрица- тельно, поднести, не прикасаясь к нему, положительно заряжен- ную палочку из стекла? Высокий уровень 1. Как с помощью отрицательно заряженного металлического ша- рика зарядить положительно другой такой же шарик, не изме- няя заряда первого шарика? 2. Достаточно ли просто коснуться шарика электроскопа заряжен- ной эбонитовой палочкой, чтобы стрелка электроскопа заметно отклонилась? 3. Как с помощью отрицательно заряженного металлического ша- рика зарядить отрицательно другой такой же шарик, не изменяя заряда первого шарика? 4. Можно ли, имея два металлических шарика, из которых лишь один заряжен, сообщить полому металлическому цилиндру заряд больший, чем заряд на шарике? 5. Как с помощью шара, не уменьшая находящегося на нем поло- жительного заряда, наэлектризовать два других, хорошо прово- дящих шара, один отрицательно, другой положительно? 6. На столе на изолирующей подставке стоит электроскоп. Чтобы его разрдить, девочка прикоснулась к стержню электроскопа. Однако листочки, вместо того чтобы опасть, отклонились на больший угол. Почему это произошло? Са мостоятелъная работа СТРОЕНИЕ АТОМА Начальный уровень 1. Из каких частиц состоят атомы вещества? 2. Каков знак электрического заряда ядра атома? 3. Какую частицу называют протоном? 4. Какую частицу называют нейтроном? 5. Какого знака заряд имет электрон? Протон? 6, Укажите, какая часть атома несет положительный заряд, а ка- кая — отрицательный? 33
Средний уровень 1. Может ли атом водорода лишиться заряда, равного 1,5 заряда электрона? 2. В каком случае атом водорода превращается в положительный ион? 3. Существуют ли атомные ядра с зарядом меньшим, чем у протона? 4. Какой заряд приобретает атом железа, если он потеряет один электрон? 5. Атом хлора принял один электрон. Как называется полученная частица? Какой ее заряд? 6. Является ли нейтральным атом гелия, если вокруг его ядра об- ращается один электрон? Достаточный уровень 1. В ядре атома серебра 107 частиц. Вокруг ядра обращается 47 электронов. Сколько в ядре этого атома нейтронов и протонов? 2. В ядре атома цинка 65 частиц, из них 30 протонов. Сколько ней- тронов в ядре и сколько электронов обращается вокруг ядра это- го атома? 3. В ядре атома урана содержится 238 частиц. Вокруг ядра движется 92 электрона. Сколько в ядре этого атома нейтронов и протонов? 4. В ядре атома золота 197 частиц, из них 79 протонов. Сколько нейтронов в ядре и сколько электронов обращается вокруг ядра этого атома? 5. В ядре атома азота 14 частиц, из них 7 нейтронов. Сколько про- тонов и электронов содержится в этом атоме? 6. Вокруг ядра атома кислорода движется 8 электронов. Сколько протонов имеет ядро атома кислорода? Высокий уровень 1. Сколько электронов и протонов имеет атом водорода? 2. В каком из перечисленных ниже случаев можно утверждать, что мы имеем дело с двумя атомами одного и того же химического элемента: а) в ядрах атомов одинаковое число чстиц; б) в ядрах атомов одинаковое число протонов; в) в ядрах атомов одинаковое число нейтронов? 3. Ядро атома и электроны имеют разные знаки зарядов и, следова- тельно, притягиваются друг к другу. Почему же электроны не падают на ядра атомов? 4. Используя знания о строении атома, объясните, в чем состоит основное отличие проводников электрического заряда от изоля- торов. 5. Почему масса атома водорода ненамного отличается от массы протона? Намного ли отличаются размеры атома водорода от раз- меров протона? 34
6. В результате трения о шелк стеклянной палочке был сообщен положительный заряд. Объясните, все ли атомы, из которых со- стоит заряженная стеклянная палочка, нейтральны. Почему? Изменилась ли масса стеклянной палочки после сообщения ей положительного заряда? Как? Почему? Самостоятельная работа ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Начальный уровень 1. Чем отличается пространство вокруг заряженных тел от про- странства вокруг тел незаряженных? 2. В каком случае в пространстве существует электрическое поле? Как его можно обнаружить? 3. Сущствует ли электрическое поле вокруг электрона? 4. Существует ли электрическое поле вокруг незаряженного тела? 5. Как можно обнаружить электрическое поле вблизи заряженного тела? 6. Как изменяется электрическое поле заряженного тела при уда- лении от него? Средний уровень 1. Существует ли электрическое поле возле палочки? Определите знак зарядов у шарика и листочков электроскопа, (см. рис.) 2. Существует ли электрическое поле вблизи нейтрального атома? 3. Существует ли электрическое поле возле палочки? Каким заря- дом заряжен электроскоп? Пунктиром показано первоначальное положение листочков, (см. рис.) 35
4. Как доказать, что электрическое поле материально? 5. Электрическое поле равномерно заряженного шара действует на пылинку, находящуюся в нем» Действует ли поле пылинки на шар? 6. Будут ли взаимодействовать близко расположенные электриче- ские заряды в безвоздушном пространстве, например, на Луне, где нет атмосферы? Достаточный уровень 1. Можно ли объяснить электризацию тел перемещением атомов и молекул? Почему? 2. Величина заряда на одном из тел, помещенных в поле заряжен- ного шара, больше, чем на другом. На какое из них поле дейст- вует с меньшей силой? Как изменятся действующие на них си- лы, если заряд, образующий поле, увеличить? 3. В электрическом поле равномерно заряженного шара в точке А находится заряженная пылинка. Как направлена сила, дейст- вующая на пылинку со стороны поля? 4. Одинаковые ли силы действуют на равные по величине заряды (71 и (72 со стороны поля заряженного металлического шара? 5. Величина заряда на одном из тел, помещенных в поле заряжен- ного шара, больше, чем на другом. На какое из них поле дейст- вует с меньшей силой? Как изменятся действующие на них си- лы, если заряд, образующий поле, увеличить? 6. Обладают ли металлы экранирующим от электрического поля действием? А диэлектрики? Высокий уровень 1. Что общего между гравитационным и электрическим взаимодей- ствием? Каковы наиболее заметные отличия? 2. Если к заряженному электроскопу поднести горящую спичку, он довольно быстро разряжается. Объясните этот опыт. 36
3. Зернышко риса притягивается к отрицательно заряженной эбо- нитовой палочке. Можно ли утверждать, что зернышко заряжено положительно? Обоснуйте свой ответ. 4. Почему незаряженные тела притягиваются к заряженным, неза- висимо от знака их заряда? , 5. Полый металлический шарик поместили в сильное электриче- ское поле. Существует ли поле в полости? 6. Почему стрелка электроскопа отклоняется, если к нему поднести заряженный предмет, не прикасаясь к электроскопу? Самостоятельная работа ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. СИЛА ТОКА Начальный уровень 1. Является ли молния электрическим током? 2. Какое действие электрического тока наблюдается в электриче- ской лампочке? 3. Сколько у источника тока полюсов? Какие бывают полюсы? 4. Какое действие электрического тока наблюдается при поднима- нии деталей с помощью электромагнита? 5. Какие источники электрического тока вы знаете? 6. Какое действие электрического тока наблюдается при позолоте ювелирных изделий? Средний уровень 1. Почему тепловое движение электронов в проводнике не может быть названо электрическим током? 2. Имеется заряженный электроскоп и металлический стержень. Что нужно сделать, чтобы по стержню потек ток? 3. Искра проскакивает между шариками разрядника электрофор- ной машины. Можно ли утверждать, что между шариками раз- рядника течет ток? 4. Имеет ли значение для теплового действия тока его направле- ние? 5. Могут ли жидкости быть проводниками? Диэлектриками? При- ведите примеры. 6. Почему магнитный компас дает неправильные показания, если вблизи находится провод с электрическим током? 37
Достаточный уровень 1. По спирали электролампы проходит 540 Кл электричества за каждые 5 мин. Чему равна сила тока в лампе? 2. Ток в электрическом паяльнике 500 мА. Какое количество элек- тричества пройдет через паяльник за 2 мин? 3. Вычислите силу тока в проводнике, через который в течение 1 мин проходит 90 Кл электричества. 4. При электросварке сила тока достигает 200 А. Какой электриче- ский заряд проходит через поперечное сечение электрода за 1 мин? 5. По спирали электролампы каждые 10 с проходит 15 Кл электри- чества. Чему равна сила тока в лампе? 6. Сколько времени продолжается перенос 7,7 Кл при силе тока 0,5 А? Высокий уровень 1. а) Чем отрицательный ион в электролите отличается от электрона? б) Во включенном в цепь приборе сила тока равна 8 мкА. Какое количество электричества проходит через этот прибор в течение 12 мин? 2. а) В чем различие в движении свободных электронов в металли- ческом проводнике, когда он подсоединен к полюсам источника тока и когда он отсоединен от него? б) Определите число электронов, проходящих за 1 с через сече- ние металлического проводника при силе тока в нем, равной 0,8 мкА. 3. а) Гальванометр показывает наличие тока, если к его зажимам присоединить стальную и алюминиевую проволоки, а вторые концы воткнуть в лимон или яблоко. Объясните это явление. б) Через одну электролампу проходят 450 Кл за каждые 5 мин, а через другую — 15 Кл за 10 с. В какой лампе сила тока большая? 4. а) Скорость направленного движения электронов в металличе- ском проводнике очень мала, составляет доли миллиметра в се- кунду. Почему же лампа начинает светиться практически одно- временно с замыканием цепи? б) По обмотке включенного в цепь прибора идет ток силой 5 мА. Какое количество электричества пройдет через прибор в тече- ние 1 ч? 5. а) Каким образом, опустив в стакан с водой два провода, присое- диненные к полюсам источника тока, можно узнать, исправен ли он? б) Через сколько времени разрядится аккумуляторная батарея емкостью 60 Ач, если сила разрядного тока равна 0,15 А? (1 Ач — это такое количество электричества, которое проходит через про- водник за 1 ч при силе тока 1 А). 38
6. а) Почему в дистилированной воде и серной кислоте, взятых от- дельно, ток не проходит, а в водном растворе серной кислоты проходит? б) Сила притяжения или отталкивания между параллельно рас- положенными проводниками с током прямо пропорциолнальна длине проводников, С какой силой взаимодействуют два участка параллельных проводников длиной 1,5 м каждый, если растояние между ними 1 м, а сила тока в каждом проводнике равна 1 А? Самостоятельная работа 12 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Начальный уровень 1. Какой физической величиной пользуются для измерения напряжения? 2. Что такое электрическое напряжение, и как его можно опреде- лить? 3. Каким прибором измеряют напряжение? Как его включают в цепь? 4. Чему равно напряжение в осветительной сети? 5, Для чего используется вольтметр, и как его подключают к элек- трической цепи? 6. Поясните, почему высокое напряжение опасно для жизни? Средний уровень 1. На цоколе одной электрической лампы сделана надпись «127 В», на цоколе другой — «220 В». Что означают эти надписи? 2. Две лампы включены в электрические цепи, в которых силы то- ка равны, но несмотря на это, одна из ламп горит менее ярко, чем другая. О чем свидетельствует этот факт? Какой вывод о на- пряжении на лампах можно сделать? 3. По двум проводникам прошло одинаковое количество электриче- ства. При этом во втором проводнике была совершена работа в 2 раза большая, чем в первом. На концах какого из проводников напряжение меньше и во сколько раз? 4. Напряжение на лампочке электрического фонарика 3,5 В. Что это значит? 39
. Электрическая лампочка от фонарика и электрическая лампа, применяемая в осветительной сети, рассчитаны на потребление силы тока величиной 0,28 А. Однако вторая лампа излучает зна- чительно больше света и тепла, чем первая. Почему? . На одном участке цепи при перемещении по нему 100 Кл элек- тричества была совершена такая же работа, как и при переме- щении 600 Кл электричества на другом участке. На концах ка- кого участка напряжение больше и во сколько раз? Достаточный уровень . Чему равно напряжение на участке цепи, на котором совершена работа 500 Дж, при прохождении 25 Кл электричества? . Напряжение на зажимах лампы 220 В. Какая будет соверше- на работа при прохождении по данному участку 7 Кл электри- чества? . При прохождении 6 Кл электричества по проводнику совершает- ся работа 660 Дж. Чему равно напряжение на концах этого про- водника? . Вычислите работу, которая совершается при прохождении через спираль электроплитки 15 Кл электричества, если она включена в сеть напряжением 220 В. . Каково напряжение на автомобильной лампе, если при прохож- дении через нее 100 Кл электричества была совершена работа 1,2 кДж? . Напряжение на концах проводника 300 В. Какая будет соверше- на работа при прохождении по проводнику 8 Кл электричества? Высокий уровень . При переносе 240 Кл электричества из одной точки электриче- ской цепи в другую за 16 мин совершена работа 1200 Дж. Опре- делите напряжение и силу тока в цепи. . Чему равно напряжение на участке цепи, на котором при силе тока 2 А совершена работа 800 Дж? . Напряжение на концах проводника 5 В. Какова сила тока в про- воднике, если за 40 с совершена работа 500 Дж? . Какую работу совершит ток силой 3 А за 10 мин при напряже- нии в цепи ] 5 В? . Сила тока в электролампе прожектора 2 А. Как велико напря- жение, подведенное к прожектору, если он потребляет 45,6 кДж за 1 мин?
6. Какова сила тока в лампочке велосипедного фонарика, если при напряжении 4 В в ней за 1 с расходуется 0,8 Дж электро- энергии? С а мое то яте л ъ ная работа ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Начальный уровень 1. Кусок медной проволоки разрезали пополам. Изменилось ли со- противление проволоки? Во сколько раз? 2. Имеются две проволоки одинакового сечения и изготовленные из одного материала. Длина одной — 20 см, другой — 40 см. Какая проволока имеет большое сопротивление и во сколько раз? 3. Имеются две медные проволоки одинаковой длины. У одной площадь поперечного сечения 1 мм2, а у другой — 5 мм2. У ка- кой проволоки сопротивление меньше и во сколько раз? 4. Каково сопротивление стального провода длиной 1 м. и площадью поперечного сечения 1 мм2? 5. Размеры медного и железного проводов одинаковы. Сопротивле- ние какого провода больше? 6. Какое вещество из приведенных в таблице обладает самым боль- шим сопротивлением? Самым маленьким? Средний уровень 1. Почему проводники обладают сопротивлением? Почему сопро- тивление разных проводников различно? 2. Имеются две проволоки одинакового сечения и длины. Одна про- волока — из меди, другая — из никелина. Какая из них имеет меньшее сопротивление? Почему? Во сколько раз? 3. Ученик заменил перегоревшую медную спираль на стальную та- кого же сечения и длины. Как изменится сила тока в новой спи- рали по сравнению с медной, если напряжение на ее концах та- кое же, какое было на медной? 4. Сопротивление проводника сечением 4 мм2 равно 40 Ом. Какое сечение должен иметь проводник той же длины и из такого же материала, чтобы его сопротивление было равно 100 Ом? 5. Определите общее сопротивление 100-метрового отрезка провода, имеющего 0,2 Ом на 1 м длины. 41
,т „ „ Ом • мм2 . Удельное сопротивление нихрома 1,1------- м Что это значит? Каково сопротивление проволоки длиной 1 м и поперечным се- чением 10 мм2? Достаточный уровень . Во сколько раз отличаются сопротивления двух алюминиевых проводов, если один из них имеет в 6 раз большую длину и в 3 раза большую площадь поперечного сечения, чем другой? . Из двух отрезков проволоки первый в 8 раз длиннее, но второй имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Как велико отношение сопротивлений этих отрезков? . Чему равно сопротивление 200 м медного провода сечением 2 мм2? • Сопротивление алюминиевого провода длиной 0,9 км и сечением 10 мм2 равно 2,5 Ом. Определите его удельное сопротивление. . Сколько метров никелинового провода сечением 0,1 мм2 потребу- ется для изготовления реостата сопротивлением 180 Ом? . Какого сечения взят медный провод, если при длине 1000 м его сопротивление равно 1,1 Ом ? Высокий уровень , а) Железная и алюминиевая проволоки имеют равные массы и одинаковые длины. Какая из них обладает большим сопротивлением? б) Константановая проволока длиной 3 м и площадью поперечно- го сечения 0,25 мм2 имеет сопротивление 6 Ом. Чему равно удельное сопротивление константана? . а) Как определить длину изолированного медного провода, свер- нутого в большой моток, не разматывая его? б) На катушку электромагнита намотан медный провод сечением 0,03 мм2 и длиной 200 м. Найдите сопротивление и массу обмот- ки. . а) Какой проводник представляет большее сопротивление для постоянного тока: медный сплошной стержень или медная трубка, имеющая внешний диаметр, равны]! диаметру стержня? Длину обоих проводников считать одинаковой. б) Шнур телефонной трубки состоит из 20 медных проволочек сечением 0,05 мм2 каждая. Определите сопротивление 5 м такого шнура. . а) Ученику предложили определить площадь классной комнаты с помощью батарейки, амперметра, вольтметра и мотка медной проволоки известного сечения. Можно ли выполнить это зада- ние? Как это сделать?
б) Нужно изготовить провод длиной 100 м и сопротивлением 1. Ом. В каком случае провод получится легче: если его сделать из алюминия или из меди? Во сколько раз? 5. а) Ученик заменил медную проволоку на алюминиевую такой же массы и сечения. Сравните сопротивления медной и алюминие- вой проволоки. б) Из металла массой 1 кг нужно изготовить провод длиной 1 км. В каком случае сопротивление провода будет меньше: если его сделать из меди или серебра? Во сколько раз? 6. а) Как вы думаете, от чего может зависеть сопротивление про- водников? Запишите свои гипотезы. б) Найдите массу и сопротивление алюминиевых проводов, ис- пользуемых для изготовления электропроводки в жилом поме- щении, если сечение провода 0,6 мм2, а длина проводки 80 м. Самостоятельная работа 14 ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ Начальный уровень 1. О связи каких электрических величин идет речь в законе Ома для участка цепи? 2. Почему электрическую лампу, рассчитанную на напряжение 127 В, нельзя включать в цепь с напряжением 220 В? 3. Напряжение на концах проводника увеличили вдвое. Как изме- нилась сила тока, протекающего в проводнике? 4. Необходимо вдвое уменьшить силу тока в данном проводнике. Что для этого надо сделать? 5. Напряжение на концах проводника уменьшили в три раза. Как изменилась сила тока, протекающего в проводнике? 6. Необходимо .вдвое увеличить силу тока в цепи. Как это можно сделать? Средний уровень 1. В одну и ту же цепь включены электрическая лампа и электри- ческая плитка. Сила тока в плитке больше, чем в лампе. Почему? 2. К концам медного и алюминиевого проводников одинаковых размеров приложены одинаковые напряжения. Одинаковы ли силы тока в них? 3. Требуется увеличить в 4 раза ток в цепи при возросшем вдвое сопротивлении. Что нужно для этого сделать? 43
4. Как можно определить сопротивление катушки, на которой на- мотан провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода? 5. Как по данным» указанным на цоколе электрической лампы, оп- ределить ее сопротивление? 6. К концам медного и алюминиевого проводников одного сечения и массы приложены одинаковые напряжения. В каком провод- нике сила тока больше? Достаточный уровень 1. Определите силу тока в электрочайнике, включенном в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление нити накала равно 40 Ом. 2. В вольтметре, показывающем 120 В, сила тока равна 15 мА. Опре- делите сопротивление вольтметра. 3. Какое напряжение следует приложить к сопротивлению в 1000 Ом, чтобы получить в нем ток 8 мА? 4. При электросварке в дуге при напряжении 30 В сила тока дости- гает 150 А. Каково сопротивление дуги? 5. На какое напряжение рассчитана электрическая лампа сопро- тивлением 480 Ом, если она горит полным накалом при силе то- ка 0,25 А? 6. При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напря- жение на нем увеличить на 10 В? Высокий уровень 1. Определите силу тока, проходящего по стальному проводу дли- ной 100 м и сечением 0,5 мм2, при напряжении 68 В. 2. По медному проводнику с поперечным сечением 3,5 мм2 и дли- ной 14,2 м идет ток силой 2,25 А. Определите напряжение на концах этого проводника. 3. Сила тока в спирали электрокипятильника 4 А. Кипятильник включен в сеть с напряжением 220 В. Какова длина нихромовой проволоки, из которой изготовлена спираль кипятильника, если ее сечение 0,1 мм2? 4. По никелиновому проводнику длиной 10 м идет ток силой 0,5 А. Определить сечение проводника, если к его концам приложено напряжение 20 В. 5. Сила тока в нагревательном элементе электрического чайника равна 4 А при напряжении 120 В. Найдите удельное сопротивле- ние материала, из которого сделана обмотка, если на изготовле- ние нагревателя пошло 18 м провода сечением 0,24 мм2. 44
6. В цепь источника тока, дающего напряжение 6 В, включили ку- сок никелиновой проволоки длиной 25 см и сечением 0,1 мм2. Какая сила тока установилась в цепи? 7. Определите напряжение на концах стального проводника длиной 140 см и площадью поперечного сечения 0,2 мм2, в котором сила тока 250 мЛ. 8. Определите удельное сопротивление сплава, если напряжение на концах проволоки сечением 0,5 мм2 и длиной 4 м, сделанной из него, равно 9,6 В, а сила тока в ней 2 А. Самостоятельная работа ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Начальный уровень 1. Какую физическую величину из- меряет прибор, шкала которого показана на рисунке? Каково по- казание прибора? 2. Какую физическую величину из- меряет прибор, шкала которого показана на рисунке? Каково по- казание прибора? 3. Какую физическую величину из- меряет прибор, шкала которого показана на рисунке? Каково по- казание прибора? 45
4. Какую физическую величину измеряет прибор, шкала которого показана на рисунке? Каково показание прибора? 2 5. Какую физическую величину измеряет прибор, шкала которого показана на рисунке? Каково показание прибора? 6. Какую физическую величину измеряет прибор, шкала которого показана на рисунке? Каково показание прибора? Средний уровень 1. Начертите схему электрической цепи, содержащей гальваниче- ский элемент, выключатель и электрическую лампочку. 2. Начертите схему электрической цепи, содержащей гальваниче- ский элемент, выключатель, электрическую лампочку и звонок. 3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из двух акку- муляторов и двух звонков, включаемых одновременно одним вы- ключателем. 4. Начертите схему электрической цепи, состоящей из двух акку- муляторов, лампочки и двух выключателей, позволяющих вклю- чать лампочку из различных мест. 46
5. Начертите схему электрической цепи, состоящей из двух акку- муляторов, звонка и двух кнопок, расположенных так, что мож- но звонить из двух различных мест. 6. Начертите схему электрической цепи, состоящей из трех гальва- нических элементов и двух лампочек, каждая из которых имеет свой выключатель. Достаточный уровень 1. По рисункам определите: шкалы каких приборов изображены на рисунках? Какова цена деления и предел измерения каждого прибора? Каково показание приборов? 2. По рисункам определите: шкалы каких приборов изображены на рисунках? Какова цена деления и предел измерения каждого прибора? Каково показание приборов? 3. По рисункам определите: шкалы каких приборов изображены на рисунках? Какова цена деления и предел измерения каждого прибора? Каково показание приборов? 47
4. По рисункам определите: шкалы каких приборов изображены на рисунках? Какова цена деления и предел измерения каждого прибора? Каково показание приборов? а) б) 5. По рисункам определите: шкалы каких приборов изображены на рисунках? Какова цена деления и предел измерения каждого прибора? Каково показание приборов? 6. По рисункам определите: шкалы каких приборов изображены на рисунках? Какова цена деления и предел измерения каждого прибора? Каково показание приборов? Высокий уровень 1. Какова цена деления шкалы амперметра (см. рис.)? 48
2. Какова цена деления шкалы вольтметра (см. рис.)? 3» Какова цена деления шкалы амперметра (см. рис.)? 4. Какова цена деления шкалы вольтметра (см. рис.)? 5. Какова цена деления шкалы амперметра (см. рис.)? к задаче 5 к задаче 6 6. Какова цена деления шкалы вольтметра (см. рис.)? 49
Самостоятельная работа ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ Начальный уровень 1. Начертите схему последовательного соединения трех одинаковых ламп. 2. Резисторы с сопротивлениями 3 Ом и 2 Ом соединены последова- тельно. Чему равно их общее сопротивление? 3. Как соединены между собой лампочки в елочной гирлянде? По- чему? 4. Резисторы с сопротивлениями 5 Ом и 10 Ом соединены последо- вательно. Чему равно их общее сопротивление? 5. Начертите схему последовательного соединения двух резисторов 1 Ом и 2 Ом. В каком из них сила тока больше? 6. Можно ли использовать две одинаковые лампы, рассчитанные на 110 В, в сети с напряжением 220 В? Как? Средний уровень 1. Общее сопротивление пяти одинаковых потребителей электро- энергии, соединенных последовательно, равно 200 Ом. Каково сопротивление каждого потребителя? 2. Сколько одинаковых резисторов было соединено последователь- но, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление составило 600 Ом? 3. При сборке радиосхемы радист должен был иметь резистор со- противлением 1200 Ом. В его распоряжении есть резисторы со- противлением 100, 200, 300, 400, 500 и 600 Ом. Какие резисто- ры выбрать и как их соединить, чтобы получить необходимый для схемы резистор? 4. Резисторы, сопротивления которых 30 Ом и 60 Ом, соединены последовательно и подключены к батарейке. Напряжение на первом резисторе 3 В. Какое напряжение на втором резисторе? 5. Два резистора включены последовательно. Напряжение на рези- сторе, сопротивление которого 5 Ом, 10 В. Напряжение на вто- ром резисторе 20 В. Какое сопротивление второго резистора? 6. Для освещения трамвайного вагона используются 120-волътовые электрические лампы, тогда как напряжение в контактной сети трамвая 600 В. Как должны быть включены в такую сеть лампы, 50
чтобы на каждую из них приходилось нормальное напряжение? Сколько ламп включено в сеть? Достаточный уровень 1. Сколько электрических лампочек нужно взять, для изготовления елочной гирлянды, чтобы ее можно было включать в осветитель- ную сеть с напряжением 220 В, если каждая лампа имеет сопро- тивление 23 Ом и рассчитана на силу тока 0,28 Л? 2. Вычислите сопротивление цепи, состоящей из электрической лампочки сопротивлением 9,5 Ом, реостата сопротивлением 12 Ом и медных проводов длиной 4 м и сечением 0,4 мм2, соединенных последовательно. 3. В электрическую сеть с напряжением 120 В включены последо- вательно три резистора, сопротивления которых соответственно равны 12 Ом, 9 Ом и 3 Ом. Вычислите силу тока в цепи и на- пряжение на каждом резисторе. 4. В сеть последовательно включены электрическая лампочка и ре- зистор. Сопротивление нити накала лампочки равно 14 Ом, а ре- зистора 480 Ом. Каково напряжение на резисторе, если напря- жение на лампочке равно 3,5 В? 5. Три резистора соединены последовательно. Их сопротивления равны соответственно 180 Ом, 20 Ом и 80 Ом. Вычислите силу тока и напряжение на каждом резисторе, если они включены в сеть с напряжением 40 В. 6. В цепь включены последовательно три проводника сопротивле- ниями 5 Ом, 6 Ом и 12 Ом соответственно. Какая сила тока в це- пи и какое напряжение приложено к концам цепи, если напря- жение на втором проводнике 1,2 В? Высокий уровень 1. Вычислите сопротивление изображен- ного на рисунке участка цепи. Опреде- лите напряжение на проводнике ес- ли сила тока в проводнике Ло равна 0,2 А. 2. Какова сила тока в проводнике Rv (см. рис.)? 7?! = 60 Ом 7?2=15 0м 51
3. Сопротивление лампы N2 равно 100 Ом. Найдите сопротивление лампы ДГр 4. Вольтметр V] показывает 12 В. Каковы показания амперметра и вольтметра 5. Каковы показания амперметра и вольтметра У2? В} = 30 Ом Я2=12,5 0м 6. Какой величины напряжение показывают вольтметры Vj и И2? 52
Самостоятельная работа ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ Начальный уровень . Как соединены лампы и другие потребители электрической энер- гии в вашей квартире? . Какая физическая величина одинакова для всех проводников, соединенных параллельно? . К резистору сопротивлением 10 Ом подключили параллельно ре- зистор сопротивлением 1 Ом. Как изменилось общее сопротивле- ние цепи? . Два резистора, сопротивления которых 2 Ом и 4 Ом, подключены параллельно к батарейке. Напряжение па котором из них боль- ше? . Участок электрической цепи состоит из двух параллельно вклю- ченных резисторов сопротивлением 2 Ом каждый. Начертите схехМу участка и определите его общее сопротивление. . Два резистора, сопротивления которых 5 Ом и 10 Ом, подключе- ны параллельно к батарейке. Сила тока в каком из них больше? Средний уровень . Проводники сопротивлением 15 Ом и 20 Ом соединены парал- лельно. Вычислите общее сопротивление соединения. . Провод сопротивлением 15 Ом состоит из пяти жил, концы кото- рых спаяны вместе. Чему равно сопротивление одной жилы? . Два сопротивления соединены параллельно, одно ~ 75 Ом, другое * 300 Ом. Вычислите общее сопротивление. . Два резистора, сопротивления которых 20 Ом и 40 Ом, подклю- чены к батарейке. Сила тока в первом резисторе 0,2 А. Какой ток протекает во втором резисторе? . Моток проволоки сопротивлением 20 Ом разрезали на две части и соединили параллельно. Каково сопротивление соединенной таким образом проволоки? . Две проволоки одинаковой длины и сечения, изготовленные из меди и алюминия соединены параллельно. В какой из них воз- никнет большая сила тока и шт присоединении их к источнику тока? Почему? 53
Достаточный уровень Вычислите сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов, сопротивления которых равны 540 Ом, 270 Ом и 135 Ом, если они соединены параллельно. Какой резистор надо соединить параллельно с резистором в 300 Ом, чтобы получить сопротивление 120 Ом? Когда четыре одинаковых проволочных резистора соединены па- раллельно, оказалось, что их сопротивление равно 200 Ом. Како- во сопротивление каждого резистора? Три лампочки сопротивлением 230 Ом, 345 Ом и 690 Ом соеди- нены параллельно и включены в сеть, сила тока в которой 2 А. Под каким напряжением работают лампы? Две электрические лампочки сопротивлением 100 Ом и 300 Ом соединены параллельно. Сила тока в первой лампочке 0,9 А. Ка- кой силы ток протекает через вторую лампочку? Проводники сопротивлением 3 Ом и 15 Ом соединены парал- лельно и включены в цепь напряжением 45 В. Определите силу тока в каждом проводнике и в общей цепи. Высокий уровень Кусок проволоки сопротивлением 80 Ом разрезали на четыре равные части и полученные части соединили параллельно. Опре- делите сопротивление этого соединения. . Три проводника сопротивлением 2, 3 и 6 Ом соединены парал- лельно. Определите распределение силы тока, если в ыеразветв- ленной части цепи сила тока равна 12 А. Каково напряжение на концах каждого проводника? Четыре резистора соединены параллельно. Их сопротивления равны соответственно 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом и 4 Ом. Какова сила тока в каждом резисторе, если в общей части цепи течет ток силой 50 А? Каково напряжение на каждом резисторе? Вычислите величину сопротивления /?з, если /?! = 6 Ом, R2 = = 4 Ом, I2 = 3 А, I = 9 А.
5. Четыре лампы сопротивлением 4 Ом, 5 Ом, 10 Ом и 20 Ом со- единены параллельно. Определите напряжение на каждой лампе и силу тока в каждой из них, если в первой течет ток силой 2,5 А. Какова сила тока в неразветвленной части цепи? 6- Амперметр А показывает силу тока 1,6 А при напряжении 120 В. Сопротивление резистора = 100 Ом, Определите сопро- тивление резистора и показания амперметров А] и А^. Самостоятельная работа 18 СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ Начальный уровень 1. Начертите схему смешанного соединения проводников. Как можно расчитать величину его сопротивления? 2. Как соединены между собой электроприборы в вашей квартире? Каковы преимущества именно такого соединения? 3. Три одинаковых сопротивления соединяют различными способа- ми. Начертите схемы этих соединений. 4. Как можно использовать осветительные лампы, расчитанные на напряжение 110 В, если напряжение в сети равно 220 В? Нари- суйте схему цепи. 5. Как включить два резистора с сопротивлениями 2 Ом и 3 Ом, чтобы их общее сопротивление было минимальным? Максималь- ным? 6. Увеличится или уменьшится общее сопротивление двух провод- ников по сравнению с сопротивлением каждого из них, если их включить параллельно? Последовательно? 55
Средний уровень На рисунке изображена схема соедине- ния проводников, где Ях = 3 Ом, R2 = = 6 Ом, Я3 = 4 Ом. Найти сопротивле- ние всей цепи. 1 -W 2. Проводники с сопротивлениями Я1 = = 2 Ом, R2 = 3 Ом, Яз = 5 Ом соедине- ны по схеме, изображенной на рисунке. Найдите сопротивление этой цепи. Чему равно общее сопротивление участка на рисунке, цепи, изображенного если Я| = 2 Ом, Я? = 10 Ом, Я3 == 15 Ом, Я4 — 1 Ом? з Вычислите на рисунке, общее сопротивление участка цепи, изображенного если Я4 == 6 Ом, R2 = 3 Ом, Яд = 5 Ом, Я4 = 24 Ом. 5. Чему равно общее сопротивление участка, изображенного на ри- сунке, если Яг = 60 Ом, Я2 ” 12 Ом, Я3 == 15 Ом, Я4 = 3 Ом? 56
6. Четыре сопротивления = 1 Ом, /?2 = 2 Ом, Лд — 3 Ом, R4 ~ 4 Ом соединены по схеме, изображенной на рисунке. Опреде- лите общее сопротивление цепи. Достаточный уровень 1. Определите сопротивление участка цепи, изображенного на ри- сунке, между точками С и Z), если — 2 Ом, Л2 = 5 Ом, R$ = = 20 Ом, R4 = 5 Ом, Л5 = 10 Ом. 2. Найдите полное сопротивление 2? показанной на рисунке цепи, если = R2 ~ R$ = Rq = 3 Ом, Л4 = 24 Ом, Л3 = 20 Ом. 3. Определите сопротивление участка АВ, если Л — 1 Ом. 57
4. Вычислите сопротивление цепи, представленной на рисунке, ес- ли сопротивление каждого из резисторов равно 1 Ом. 5. Вычислите сопротивление цепи, представленной на рисунке, ес- ли Я = 1 Ом. 6. Определите общее сопротивление цепи, изображенной на рисун- ке, если = 1/2 Ом, Л2 = 3/2 Ом, /?3 = = /?б = 1 Ом, 2?5 = 2/3 Ом. 7, Найти сопротивление цепи, изображенной на рисунке, если каж- дое из сопротивлений равно 2 Ом.
8. Найти сопротивление участка электрической цепи, если 7^ = = ~ 0,5 Ом, = 8 Ом, = 12 Ом, = 1 Ом, Ry = = 2 Ом, = 15 Ом, /?9 - 10 Ом, В10 = 20 Ом. 9. Найти сопротивление /? участка цепи между точками А и В, если 7?1 = В5 — = *12 Ом, R2 — Rq — Ry = 6 Ом, 2?з = 3 Ом, R^ — = 24 Ом. 10. Найдите сопротивление цепи, показанной на рисунке. Сопротив- ление каждого резистора R, сопротивлением соединительных проводов можно пренебречь. 59
Высокий уровень 1. Найдите общее сопротивление цепи, показанной на рисунке. Со- противление каждого резистора R, сопротивлением соединитель- ных проводов можно пренебречь. 2. Определить общее сопротивление контура, составленного из оди- наковых резисторов г. 3. Найти сопротивление R цепи между точками А и В, если сопро- тивление каждого звена г. 4. Найти сопротивление R цепи между точками А и В, если сопро- тивление каждого звена г. 60
5. Найти сопротивление R цепи между точками А и В, если со- противление каждого звена г. 6. Найти сопротивление 2? цепи между точками А и В, если со- противление каждого звена г. 7. Найти сопротивление В цепи между точками А и В, если со- противление каждого звена г. 8. Из 12 одинаковых сопротив- лений спаян куб. Найдите сопротивление этого каркаса при включении его в цепь вершинами А и В. Самостоятельная работа РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Начальный уровень 1. Начертите схему любой электрической цепи, в которой все ее участки соединены последовательно. 2. Начертите схему любой электрической цепи, в которой все ее ччастки сорттинаньт ттлпяллельно. 01
. На одной из трех параллельно соединенных ламп напряжение 6 В, Как рассчитать напряжения на каждой из двух других ламп? . В цепи с последовательным соединением трех ламп и реостата в одной из ламп сила тока 0,1 А. Какова сила тока в других лам- пах? в реостате? . Как влияет на общее сопротивление проводников, соединенных параллельно, подключение к этому соединению каждого сле- дующего проводника? . Чем удобно для практического применения параллельное соеди- нение? Средний уровень . Резисторы, сопротивления которых 2 кОм и 3 кОм, соединены параллельно и подключены к источнику постоянного напряже- ния 15 В. Найдите силу тока через каждый из резисторов и со- противление цепи. . Резисторы, сопротивления которых 3 кОм и 6 кОм, соединены параллельно. Каково сопротивление цепи? Каково напряжение на резисторах, если сила тока в цепи 3 мА? . Резисторы, сопротивления которых 30 Ом, 40 Ом и 60 Ом, со- единены параллельно. Во сколько раз общая сила тока в цепи превышает силу тока через первый резистор? . Резисторы, сопротивления которых 1 кОм, 2 кОм и 3 кОм, со- единены параллельно. Какова сила тока в цепи, если сила тока через первый резистор 12 мА? . Сравните последовательное и параллельное соединения провод- ников: какая из электрических величин одинакова для последо- вательно соединенных проводников, какая — для параллельно соединенных? Какова связь между общим напряжением в цепи и напряжениями на ее последовательно соединенных участках? . Сравните последовательное и параллельное соединения провод- ников: какова связь между силой тока в неразветвленной части цепи и силами тока в отдельных параллельно включенных про- водниках? Как влияет на общее сопротивление цепи включение какого-либо дополнительного проводника при последовательном соединении и как — при параллельном соединении? Достаточный уровень Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на рисунке, если = 3 Ом, Я2 = 2 Ом, Яд = 4 Ом, а ам- перметр показывает 6 А.
2. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на рисунке, если Uab = 60 В, = 24 Ом, = = 18 Ом, 2?з =36 Ом, Я4 = 60 Ом. 3. На рисунке дана схема электрической цепи. Напряжение С7дв= = 120 В. Определить сопротивление всей цепи, силу тока до раз- ветвления и в каждом резисторе. 4. В цепь, которая изображена на рисунке, подано напряжение 55 В. Сопротивления всех ре- зисторов одинаковы и равны 2 Ом. Найти общее сопротив- ление цепи, а также распреде- ление токов и напряжений. 5. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изо- браженной на рисунке, если амперметр показывает 2 А, а сопро- тивление резисторов Ry = 2 Ом, = 10 Ом, = 15 Ом, Я4 = = 4 Ом. *2 •. 1 Т I С' » • -» 63
6. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изо- браженной на рисунке, если Uab = 100 В, Лх = 3 Ом, Я? = 2 Ом, Я3 = 7,55 Ом, J?4 = 2 Ом, = 5 Ом, Bq = 10 Ом. Высокий уровень 1. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на на рисунке, если вольтметр показывает 110 В, а 1?х = 6,4 Ом, /?2 ” Ом:, 2?з = 12 Ом, Я4 « 6 Ом, = 3 Ом, Rq = 8 Ом, Т?7 = 20 Ом. 2. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на рисунке, если вольтметр показывает 32 В, а = = 6,4 Ом, /^2 = 4 Ом, = 12 Ом, = 6 Ом, Т?5 = 3 Ом, = = 8 Ом, Т?7 = 20 Ом. 3. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- ш на рисунке, если амперметр показывает 10 А, а = 04
= 6,4 Ом, Я2 = 4 Ом, = 12 Ом, /?4 = 6 Ом, 77 5 = 3 Ом, 77^ — = 8 Ом, Я7 = 20 Ом. 4. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на рисунке, если вольтметр показывает 30 В, a 2?i = = 6,4 Ом, /?2 = 4 Ом, 7?з = 12 Ом, R± = 6 Ом, 775 = 3 Ом, Rq = = 8 Ом, /?7 = 20 Ом. 5. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на рисунке, если амперметр показывает 11 A, a « = 6,4 Ом, /7? = 4 0м, Лз = 12 Ом, Rti = 6 Ом, 775 = 3 Ом, 77g = 8 Ом, Т?7 = 20 Ом. 6. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изобра- женной на рисунке, если вольтметр показывает 8 В, а /7^ = 65
— 6,4 Ом, R2 = 4 Ом, Й3 = 12 Ом, R.\ = 6 Ом, R;, = 3 Ом, Rq — 8 Ом, R-1 = 20 Ом. Самостоятельная работа 20 РАБОТА ТОКА Начальный уровень . Напряжение на концах электрической цепи 1 В. Какую работу со- вершит в ней электрический ток в течение 1 с при силе тока 1 А? . Две одинаковые лампочки, рассчитанные на напряжение 6,3 В, включены в электрическую цепь. Одна лампочка светила 1 мин, другая — 2 мин. В какой лампочке работа электрического тока была больше? . Одна электрическая лампа включена в сеть напряжением 127 В, а другая — в сеть напряжением 220 В. В какой лампе при про- хождении 1 Кл совершается большая работа? . Одна электрическая лампа включена в сеть напряжением 127 В, а другая — в сеть напряжением 220 В. Через какую лампу должно пройти большее количество электричества, чтобы работа тока была одинаковой в обеих лампах? . Докажите, что 1 Вт- ч = 3600 Дж. . Как на практике можно определить работу электрического тока в цепи? Какие для этого нужны приборы? Средний уровень • По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5 В, прошло 100 Кл электричества. Определите работу тока. . При прохождении через проводник 10 Кл электричества током была совершена работа 200 Дж. Какое напряжение было прило- жено к этому проводнику?
3. Электрическая лампочка включена в цепь напряжением 10 В. Током была совершена работа 150 Дж. Какое количество элек- тричества прошло через нить накала лампочки? 4. Через раствор азотнокислого серебра прошло 240 Кл электриче- ства при напряжении на электродах 5 В. Чему равна работа, со- вершенная током? 5. Лампочка включена в сеть напряжением 110 В. Какое количест- во электричества прошло через нить накала лампочки, если ра- бота тока 220 Дж? 6. Определите работу тока, если через проводник, находящийся под напряжением 30 В, прошло 75 Кл электричества. Достаточный уровень 1. Какую работу совершит ток силой 3 А за 10 мин при напряже- нии в цепи 15 В? 2. В лампочке карманного фонаря сила тока равна 0,2 А. Вычисли- те электрическую энергию, получаемую лампочкой за каждые 2 мин, если напряжение на лампочке составляет 3,6 В. 3. В электроприборе за 45 мин током 5 А совершена работа 162 кДж. Определите сопротивление прибора. 4. К источнику тока напряжением 120 В поочередно присоединяли на одно и то же время проводники сопротивлением 20 Ом и 40 Ом. В каком случае работа электрического тока была меньше и во сколько раз? 5. Какова сила тока в лампе велосипедного фонаря, если при на- пряжении 4 В в ней за 1 с расходуется 0,8 Дж электроэнергии? 6. Сила тока в электролампе прожектора 2 А. Как велико напря- жение, подведенное к прожектору, если он потребляет 45,6 кДж за 1 мин? Высокий уровень 1. Подъемный кран поднял на высоту 12 м шеститонный груз в те- чение 2 мин. Как велик КПД крана, если сила тока в цепи его электродвигателя была равна во время подъема груза 51 А при напряжении 380 В? 2. Трамвай развивает скорость 20 м/с при силе тяги электродвига- теля, равной 1,2 кН. Напряжение в контактной цепи 600 В, сила тока в двигателе 50 А. Каков КПД электродвигателя трамвая? 3. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,5 т на вы- соту 30 м за 2 мин. Сила тока в электродвигателе равна 16,5 А при напряжении 220 В. Определите КПД электродвигателя крана. 4. Троллейбус движется равномерно со скоростью 10 м/с. Найдите силу тяги двигателя троллейбуса, если при КПД, равном 80 %, и 67
напряжении в контактной цепи 550 В по обмотке двигателя те- чет ток силой 50 А. 5. Транспортер поднимает за время 1 мин груз массой 300 кг на высоту 8 м. КПД транспортера 60 %. Определите силу тока через электродвигатель транспортера, если напряжение в сети 380 В, 6. Каков КПД электродвигателя, который за 20 с поднимает груз массой 150 кг на высоту 12 м? Напряжение в электрической сети 380 В, сила тока через двигатель 4 А. Самостоятельная работа МОЩНОСТЬ ТОКА Начальный уровень 1. Какие вы знаете единицы мощности и работы, используемые в электричестве? 2. Чему равна мощность тока в проводнике, если за 1 с электриче- ским током совершена работа 1 Дж? 3. Имеются две лампы мощностью 60 Вт и 100 Вт, рассчитанные на напряжение 220 В. Какая из них будет гореть ярче при включе- нии в осветительную сеть? 4. В квартире в течение часа горели две электрические лампы. Мощность первой лампы 75 Вт, второй — 100 Вт. В какой из ламп расход электроэнергии больший? 5. Две электрические лампы, мощность которых 40 Вт и 80 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните нити накала обеих ламп. 6. Какими приборами и как можно измерить мощность электриче- ского тока на каком-либо участке цепи? Средний уровень 1. Электродвигатель, включенный в сеть работал 6 ч. Расход энер- гии при этом составил 3240 кДж. Какова мощность электродви- гателя? 2. Напряжение на зажимах генератора 380 В, а сила тока в цепи 5 А. Определите мощность генератора. 3. Вычислите работу, совершенную за 10 мин током мощностью 25 Вт. 68
4. Мощность, потребляемая из сети электрокамином, равна 0,98 кВт, а сила тока в его цепи 7,7 А. Определите величину напряжения на зажимах электрокамина. 5. Вычислите силу тока в обмотке электрического утюга, если из- вестно, что при включении в розетку с напряжением 127 В он потребляет мощность 310 Вт. 6. Лампа работает под напряжением 6,3 В при силе тока 0,5 А. Оп- ределите мощность этой лампы. Достаточный уровень 1. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, есди известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом. 2. Во сколько раз сопротивление лампы, рассчитанной на напряже- ние 220 В, должно быть больше сопротивления лампы такой же мощности, рассчитанной на 127 В? 3. Две лампы мощностью 90 Вт и 40 Вт включены параллельно в сеть с напряжением 220 В. Определите сопротивление каждой лампы и ток, протекающий через каждую лампу. 4. Лампа, рассчитанная на напряжение 127 В, потребляет мощ- ность 50 Вт. Какое дополнительное сопротивление нужно при- соединить к лампе, чтобы включить ее в сеть с напряжением 220 В? 5. Сравните мощность тока в двух проводниках сопротивлением 50 Ом и 10 Ом, если они соединены: а) параллельно; б) последова- тельно. Напряжение на концах цепи в обоих случаях одинаково. 6. Из какого материала изготовлена спираль нагревательного эле- мента, мощность которого 480 Вт, если его длина равна 16 м, се- чение 0,24 мм2 и напряжение в сети 120 В? Высокий уровень 1. Шесть одинаковых ламп последовательно включены в сеть с на- пряжением 42 В. Мощность каждой из ламп 20 Вт. На сколько изменится общая потребляемая мощность, если одну из ламп за- менить новой, на которой написано «9 В, 12 Вт»? 2. Четыре лампы мощностью по 25 Вт, включенные последователь- но в сеть с напряжением 36 В, горят нормальным накалом. По- следовательно с лампами включен реостат. При каком сопротив- лении реостата потребляемая мощность уменьшится вдвое? 3. Две лампы мощностью 40 Вт и 60 Вт, рассчитанные на' одинако- вое напряжение, включены в сеть с тем же напряжением после- довательно. Какие мощности они потребляют? 69
. Елочная гирлянда, включенная в сеть с напряжением 220 В, со- стоит из одинаковых лампочек, на которых написано «4 В, 2 Вт». Какую мощность потребляет эта гирлянда при нормаль- ном накале ламп? Если лампочка перегорает, количество лампо- чек в гирлянде уменьшают. Какую мощность будет потреблять гирлянда после того, как перегорят пять лампочек? Во сколько раз изменится мощность, потребляемая каждой лампочкой? . Если подключить два резистора последовательно к источнику постоянного напряжения, потребляемая в цепи мощность соста- вит 4 Вт; если те же резисторы подключить к этому источнику параллельно, будет потребляться мощность 18 Вт. какая мощ- ность будет выделяться в каждом из резисторов, если их пооче- редно подключить к тому же источнику напряжения? . В электрическом самоваре мощностью 600 Вт и электрическом чайнике мощностью 300 Вт при включении в сеть напряжением 220 В, на которое они рассчитаны, вода закипает одновременно через 20 мин. Через сколько времени закипит вода в самоваре и чайнике, если их соединить последовательно и включить в сеть? Самостоятельная работа 22 ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА Начальный уровень . Приведите примеры использования теплового действия тока в быту. . В чем проявляется тепловое действие тока? При каких условиях оно наблюдается? . Почему при прохождении тока проводник нагревается? . Почему, когда по проводнику пропускают электрический ток, проводник удлиняется? . В чем причина короткого замыкания? К чему оно приводит в элек- трической цепи? . Последовательно соединенные медная и железная, проволоки одинаковой длины и сечения подключены к аккумулятору. В какой из них выделится большее количество теплоты за оди- наковое время? Средний уровень Сколько теплоты выделится в электрическом нагревателе в тече- ние 2 мин, если его сопротивление 20 Ом, а сила тока в цепи 6 А?
2. Какое количество теплоты выделится в нити электрической лам- пы в течение 1 ч, если лампа потребляет ток силой 1 А при на- пряжении 110 В? 3. В спирали электроплитки, включенной в розетку с напряжением 220 В, при силе тока 3,5 А выделилось 690 кДж теплоты. Сколько времени была включена в сеть плитка? 4. Сколько теплоты выделится за 1 ч в реостате, сопротивление ко- торого 100 Ом, при силе тока в цепи 2А? 5. Электрическая печь для плавки металла потребляет ток 800 А при напряжении 60 В. Сколько теплоты выделяется в печи за 1 мин? 6. Определите количество теплоты, выделяемое в проводнике током за 1,5 мин, если сила тока в цепи равна 5 А, а напряжение на концах проводника 200 В. Достаточный уровень 1. Два резистора сопротивлением 6 Ом и 10 Ом включены в цепь последовательно. Какое количество теплоты выделится в каждом резисторе за 2 мин, если напряжение на втором равно 20 В? 2. Два резистора сопротивлением 3 Ом и 6 Ом включены в цепь па- раллельно. В первом течет ток силон 2 А. Какое количество теп- лоты выделится обоими резисторами за 10 с? 3. Три проводника соединены последовательно. Первый имеет со- противление 2 Ом, второй — 6 Ом, а в третьем за 1 мин выдели- лось 2,4 кДж теплоты. Каково сопротивление третьего проводни- ка, если напряжение на втором равно 12 В? 4. Два проводника соединены параллельно. В первом за 1 мин вы- делилось 3.6 кДж теплоты, а во втором за то же время — 1,2 кДж. Вычислите сопротивление второго проводника, если со- противление первого равно 2 Ом. 5. Сколько теплоты выделится за 40 мин в медных проводниках с поперечным сечением 1,5 мм2 и длиной 3 м, подводящих элек- трический ток к плитке, если сила тока в спирали 5 А? 6. Два проводника, сопротивлением 5 Ом и 7 Ом, соединяют парал- лельно и подключают к источнику электрической энергии. В пер- вом выделилось 17,64 Дж энергии. Какое количество энергии выделилось во втором проводнике за это же время? Высокий уровень 1. В электрокипятильнике емкостью 5 л с КПД 70 % вода нагрева- ется от 10°C до 100 °C за 20 мин. Какой силы ток проходит по обмотке нагревателя, если напряжение в сети 220 В? 2. Сколько времени будут нагреваться 1,5 л воды от 20 °C до 100 °C в электрическом читчике мощностью 600 Вт, если КПД его 80 %? 1 71
Определите, на какое напряжение рассчитан электрокипятиль- ник, который за 5 мин нагревает 0,2 кг воды от 14 сС до кипе- ния, при условии, что по его обмотке протекает ток 2 А. Поте- рями энергии пренебречь. Электрокипятильник со спиралью сопротивлением 160 Ом поме- щен в сосуд, содержащий 0,5 кг воды при 20°C. Его включили в сеть с напряжением 220 В. Через 5 мин спираль выключили. Какова температура воды в сосуде? Потерями теплоты пренеб- речь. Электрокипятильник со спиралью сопротивлением 160 Ом поме- щен в сосуд, содержащий 0,5 кг воды при 20 °C, и включили его в сеть с напряжением 220 В. Через сколько времени вода заки- пит? КПД кипятильника принять равным 80 %. Кипятильник с КПД 80 % изготовлен из нихромовой проволоки сечением 0,84 мм2 и включен в сеть с напряжением 220 В. За 20 мин с его помощью было нагрето 4 л воды от 10 qC до 90 сС. Какова длина проволоки, из которой изготовлен кипятильник? Рассчитайте тепловую отдачу кипятильника, если известно, что при силе тока 5 А и напряжении 100 В в пом можно в течение 8 мин вскипятить 0,6 кг воды с начальной температурой 12 °C. За время 40 с в цепи, состоящей из трех одинаковых проводни- ков, соединенных параллельно и включенных в сеть, выделилось некоторое количество теплоты. За какое время выделится такое же количество теплоты, если проводники соединить последова- тельно?
Контрольная работа 2 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Начальный уровень О © © О © © о о © о © © Какой физической величиной пользуются для измерения на- пряжения? Два медных провода одинакового сечения имеют различную длину. Как это различие сказывается на величине сопротив- ления проводников? Какие опыты подтверждают, что лампы в квартире включе- ны параллельно? Какой физической величиной пользуются для измерения си- лы тока? Что из себя представляет источник электрического тока? Приведите примеры. Как изменится сила тока на участке цепи, если напряжение на концах участка в два раза увеличить? ВАРИАНТ Fjj Какой физической величиной пользуются для измерения со- противления? Приведите примеры действия электрического тока. К резистору сопротивлением 5 Ом паралелльно подключили резистор сопротивлением 2 Ом. Как изменилось общее сопро- тивление участка цепи? В А Р И А Н Т I jj Какой физической величиной пользуются для измерения мощности электрического тока? Почему в плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавких металлов? К резистору сопротивлением 10 Ом последовательно подклю- чили резистор сопротивлением о Ом. Как изменилось общее сопротивление участка цепи? 73
[вариант 0 Для чего используют вольтметр, и как его подключают к элек- трической цепи? 0 Объясните, почему провода, подводящие ток к электрической лампочке, практически не нагреваются, в то время как нить накала лампочки раскаляется добела? 0 В цепь включены последовательно медный и стальной про- водники одинакового сечения и длины. Какой из этих про- водников нагреется больше? В А Р~И А Н Т [J] 0 Для чего используют амперметр, и как его подключают к электрической цепи? 0 Изменяется ли внутренняя энергия проводника, по которому протекает электрический ток? 0 Имеются две лампы мощностью 100 Вт и 200 Вт, рассчитан- ные на напряжение 220 В. Какая из них будет гореть ярче при включении в осветительную сеть? Средний уровень 0 Каков физический смысл выражения «удельное сопротивление нихрома составляет 1,1 Ом-мм2/м»? 0 Какой ток течет через вольтметр, если его сопротивление 12 кОм и он показывает напряжение 120 В? 0 Какую работу совершил в проводнике электрический ток, если заряд, прошедший по цепи, равен 1,5 Кл, а напряжение на концах этого проводника равно 6 В? 0 Сила тока в цепи составляет 2 Л. Что это означает? 0 Какое напряжение надо создать на концах проводника сопро- тивлением 50 Ом, чтобы в нем возникла сила тока 2 А? 0 Сила тока в электрической лампе, рассчитанной на напряже- ние ПО В, равна 0,5 А. Какова мощность тока в этой лампе? В А Р И А Н Т 0 Напряжение на участке цепи равно 6 В. Что это означает? 0 На цоколе электрической лампочки написано 3,5 В; 0,28 А. Найдите сопротивление спирали лампочки.
Какое количество теплоты выделится в резисторе сопротивлени- ем 25 Ом при протекании по нему тока силой 1,2 Л за 1,5 мин? ВАРИ A HT~Q Сопротивление проводника 5 Ом. Что это означает? Вычислите силу электрического тока в спирали электроплит- ки, включенной в сеть напряжением 220 В, если сопротивле- ние спирали в рабочем состоянии равно 55 Ом. Какой заряд проходит по участку электрической цепи, если при напряжении на концах участка 24 В работа тока в нем равна 96 Дж? ВАРИАНТ Работа электрического тока 1 Дж. Что это означает? Каково напряжение на участке цепи, сопротивление которого 0,2 кОм, если сила тока в нем 100 мА? Мощность электрической лампы 60 Вт. Какую работу совер- шает электрический ток, проходя через лампу за 5 мин? Мощность электрического тока 20 Вт. Что это означает? Сила тока в проводнике 0,7 А при напряжении на его концах 35 В. Чему равно сопротивление этого проводника? Какое количество теплоты выделяется за 1 мин в нити накала лампы сопротивлением 250 Ом при силе тока 0,2 А? Достаточный уровень ВАРИАНТД Зависит ли величина сопротивления проводника от напряже ния на его концах? силы тока в нем? Объясните. Электрическая печь, сделанная из никелиновой проволоки длиной 56,25 м и сечением 1,5 пряжением 120 В. Определите спирали. Используя схему электриче- ской цепи, изображенной на рисунке, определите общее напряжение на участке АС, если амперметр показывает 5 А, а й] = 2 Ом, 3 Ом, 2?з = 6 Ом, - 5 Ом. мм2, присоединена к сети на- силу тока, протекающего по 75
BA Р И АНТ [Л ч Q Имеются три проводника одинаковой длины и сечения. Один из них содержит чистый алюминий, другой — чистую медь, а третий — сплав алюминия и меди. Какой из этих проводников обладает наибольшим сопротивлением и почему? Объясните. 0 Через алюминиевый проводник длиной 70 см и площадью по- перечного сечения 0,75 мм2 протекает ток силой 0,5 А. Како- во напряжение на концах этого проводника? 0 Участок цепи состоит из трех проводников: Ry = 20 Ом, R% = = 10 Ом, = 15 Ом. Определите показания вольтметров У; и Уд и амперметров А; и Ад, если амперметр Ад показывает силу тока 2 А. вариант!^ 0 Как сказалась бы на яркости свечения электрической лампы замена всех медных соединительных проводников на нихро- мовые? 0 Определите величину силы тока, проходящего через реостат, изготовленный из нихромовой проволоки длиной 40 м и пло- щадью поперечного сечения 1 мм2, если напряжение на за- жимах реостата 80 В. 0 Участок электрической цепи состоит из трех параллельно со- единенных сопротивлений: R± = 2 Ом, R% = 4 Ом, = 5 Ом. Амперметр Aj показывает силу тока 20 А. Определите пока- зания вольтметра У и амперметров Ад и Ад. 76
ВАР И АНтСЛ Почему при соединении проводников их не только скручива- ют, но и спаивают? Ток силой 1,8 А течет по вольфрамовой проволоке длиной 6 м и поперечным сечением 0,5 мм2. Какое напряжение покажет вольтметр, подключенный к концам этой проволоки? Участок цепи состоит из трех последовательно соединенных резисторов: 1?! = 20 Ом, R2 = 25 Ом, = 30 Ом. Начертите схему этого участка и определите напряжение на концах ка- ждого из сопротивлений, если известно, что к концам всего участка приложено напряжение 150 В. ВАРИАНТ^ Объясните наличие электрического сопротивления у проводни- ка с точки зрения молекулярной теории строения вещества. Реостат, изготовленных* из никелиновой проволоки сечением 2,5 мм2 и длиной 50 м, полностью введен в цепь с напряже- нием 40 В. Какова сила тока в нем? Как она изменится при передвижении ползунка? Определите показания амперметра. ВАРНА Две электрические лампочки, мощность которых 40 Вт и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните ни- ти накала обеих ламп. В реостате, сделанном из нихромовой проволоки сечением 1,5 мм2 и длиной 45 м, установилась сила тока 2 А. Каково напряжение на клеммах реостата? Найдите напряжение на со- противлениях 7?] = 3 Ом, = 2 Ом, 7?з = 4 Ом, если амперметр показывает 6 А. 77
Высокий уровень ВАРИАНТ Две электрические лампочки рассчитаны на одинаковое на- пряжение, но имеют различную мощность. По спирали какой из них течет больший ток? В какой из ламп (Л^ или Лг2)» включенных так, как показано на рисунке, мощность электрического тока больше? Во ско- лько раз? Сколько времени требуется для нагревания 2 кг воды от 20 °C до 100 °C в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80 % ? Почему каждая из двух одинаковых электрических лампочек, включенных последовательно в цепь, горит менее ярко, чем одна лампочка, включенная в сеть с тем же напряжением? В какой из ламп (N\ или Ns) сила тока больше? Какая из них имеет большее сопротивление? Электрический кипятильник за 11 мин 12 с нагревает 2 кг воды от 20 °C до кипения. Определите сопротивление нагрева- тельного элемента кипятильника, по которому протекает ток силой 5 А, если считать, что вся выделившаяся в нем теплота пошла на нагревание воды.
В АРИАН Т [jj После ремонта электроплитки перегоревшая спираль несколь- ко уменьшилась. Изменилась ли мощность плитки? Как? Объясните. В электрические цепи (а и б) включены одинаковые лампы. При каком соединении этих ламп мощность тока в них больше? Электрическая печь, имеющая спираль из никелиновой про- волоки сечением 1,7 мм2 и длиной 51 м, подключена к сети напряжением 220 В. Определите мощность печи и количество теплоты, выделяющееся в нагревательном элементе за 1 ч. В А Р И А Н Т Ijj Сопротивление вольтметра всегда должно быть значительно больше, чем сопротивление того участка, на концах которого измеряется напряжение. Почему? Параллельно лампе Nj (рис. а) присоединили такую же лампу N2 (рис. б). Изменилось ли при этом количество теплоты, выделяемое лампой Nj за 1 с? С помощью электрического кипятильника можно нагреть 3 л воды от 20 °C до кипения за 15 мин. Кипятильник имеет КПД, равный 80 %, и включается в сеть с напряжением 220 В. Какую силу тока он будет потреблять от сети? 79
ВАРИАНТ CM Q В каком случае вольтметр даст большее показание: при при- соединении к лампе или к амперметру? Почему? Последовательно с лампой Nj (рис. а) включили в цепь вто- рую такую же лампу N2 (рис. б). Как изменилось при этом количество теплоты, выделяемое лампой Nj за единицу вре- мени? 6 о & Электрический кипятильник, включенный в сеть с напряже- нием 220 В, помещен в сосуд, содержащий смесь воды и льда. Масса воды 1 кг, льда — 100 г. Через 5 мин температура со- держимого в сосуде оказалась равной 10 “С. Каково сопротив- ление спирали кипятильника? ВАРНА Елочная гирлянда рассчитана на 20 ламп. Ее укоротили до 15 ламп. Изменилось ли количество теплоты, выделяющееся в гирлянде? В электрическую цепь б введена еще одна такая же, как в цепи а, электрическая лампа. В какой цепи через каждую лампу проходит электрический ток большей мощности? а © Электрический кипятильник со спиралью сопротивлением 160 Ом помещен в сосуд, содержащий 0,5 кг воды при 20 °C, и включен в сеть с напряжением 220 В. Через 20 мин спи- раль выключили. Сколько воды выкипело, если КПД спирали 80 % ? 80
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа 23 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКА Начальный уровень В чем проявляется магнитное действие электрического тока? Каким способом можно узнать, есть ли ток в проводе, не поль- зуясь амперметром? Молния ударила в ящик со стальными ножами и вилками. По- сле этого они оказались намагниченными. Как это объяснить? Какие действия тока можно наблюдать при прохождении его в проводнике? Каким образом можно обнаружить наличие в пространстве маг- нитного поря? Как при помощи компаса определить, течет ли ток в проводнике? Средний уровень Как убедиться в том, что катушка с током имеет полюсы — се- верный и южный? Где они находятся? У зажимов аккумулятора не оказалось пометок о том, какой из них «плюсовой» и какой — «минусовой». Можно узнать это, имея компас? Магнитная стрелка, помещенная около провода, отклонилась при пропускании по нему тока. За счет какого вида энергии со- вершена работа, необходимая для поворота стрелки? Изготовляя самодельный электромагнит, можно ли неизолиро- ванный провод наматывать на железный сердечник? Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, уси- ливается, когда в нее вводят железный сердечник? При погрузке подъемным электромагнитным краном стальных предметов очень часто они не отпадают от электромагнита после выключения тока в его обмотке. Что следует сделать, чтобы предметы отпали? 81
Достаточный уровень 1. Определите направление тока в проводнике, сечение которого и магнитное поле показаны на рисунке. 2. Начертите силовые линии магнитного поля и укажите их на- правление для проводника с током, сечение которого указано на рисунке. К задаче 2 3. Какое направление имеет ток в проводнике, направление сило- вых линий магнитного поля которого указано стрелками? 4. В каком направлении надо пропустить ток по проводнику АВ, чтобы магнитная стрелка SN повернулась северным полюсом к наблюдателю? i /1 с . ______р В 82
5. По направлению магнитных силовых линий, изображенных на рисунке, определите направление кругового тока в кольце. 6. Определите какое направление имеет ток в проводнике. Высокий уровень 1. а) Отклонится ли магнитная стрелка, если ее разместить вблизи пучка движущихся частиц: а) электронов; б) атомов; в) положи- тельных ионов? б) Какой полюс будет иметь заостренный конец гвоздя, если по намотанной вокруг нс го изолированной проволоке пропустить ток от аккумулятора? 2. а) Как объяснить наличие магнитного поля вокруг постоянного магнита на основе молекулярной теории строения вещества? б) Какой полюс магнитной стрелки будет отталкиваться от пра- вого конца катушки с током? XX т / .щ 83
3, а) В троллейбусах установлены электродвигатели постоянного тока. Притягиваются или отталкиваются провода троллейбусной линии? б) Как будет вести себя стрелка при замыкании цепи электрома- гнита? X X X X X 4. а) Как намотать провод на полый керамический цилиндр, чтобы при пропускании тока по проводу внутри цилиндра не возника- ло магнитного поля? б) Определите полюсы источника тока. 5. а) На катушку намотали Юм изолированного провода и, вклю- чив ее в электрическую цепь, определили полюса полученного электромагнита. Затем посредине разрезали катушку и подсое- динили полученные катушки в ту же цепь последовательно. Что можно сказать о полюсах полученной системы катушек? б) Определите полюсы катушки с током. XX XXX 84
6. а) Можно ли намотать провод на керамический цилиндр так, чтобы при пропускании по проводу тока на концах цилиндра образовались южные магнитные полюса? б) На рисунке изображена катушка с током. Какой конец ка- тушки обладает свойствами северного магнитного полюса? Самостоятельная работа 24 ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ Начальный уровень 1. Какие по форме бывают постоянные магниты? 2. Как называют полюса магнита? 3. Как взаимодействуют разноименные и одноименные полюсы магнитов? 4. Как с помощью компаса можно определить полюсы магнита? 5. Где находятся магнитные полюсы Земли? 6. Можно ли разрезать магнит так, чтобы один из полученных магнитов имел только сверный полюс, а другой — только юж- ный? Средний уровень 1. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа? 2. Будет ли действовать магнит на магнитную стрелку, если между ними поместить руку? Железный лист? 3. Можно ли изготовить полосовой магнит так, чтобы на концах его были одноименные полюсы? 4. Железные опилки, притянувшись к полюсу магнита, образуют веер расходящихся кистей. Почему? 5. К середине стальной полосы поднесли магнитную стрелку. Стрелка притянулась к полосе. Можно ли утверждать, что стальная полоса намагничена?
6. Почему стальные полосы и рельсы, лежащие на складах, через некоторое время оказываются намагниченными? Достаточный уровень 1. К южному полюсу магнита притянулись две булавки. Почему их свободные концы отталкиваются? 2. К северному полюсу прямого магнита притянулась цепочка гвоздиков. Что произойдет, если на этот магнит положить дру- гой так, чтобы над северным полюсом оказался южный полюс? N 3. К полюсам двух совершенно одинаковых магнитов притянулось по гвоздю. Однако если привести оба полюса в соприкосновение, гвозди сразу же отпадут. Почему? 4. Нарисуйте магнитное поле подковообразного магнита и укажите направление силовых линий. 5. Начертите (приблизительно) расположение нескольких магнит- ных линий для двух магнитов, расположенных так, как показа- но на рисунке. N S N S 86
6. Ученик изобразил линии магнитного поля, как показано на ри- сунке. Какие ошибки допущены в рисунке? Высокий уровень 1. Представьте себе, что Земля «потеряла» свое магнитное поле. Какие это повлекло бы последствия? Как вы оцениваете сущест- вование у Земли магнитного поля — положительным для жизни на нашей планете явлением или отрицательным? 2. Полосовой магнит разделили на две равные части и получили два магнита. Будут ли эти магниты оказывать такое же дейст- вие, как и целый магнит, из которого они изготовлены? 3. Имеются два одинаковых стальных стержня, один из которых намагничен сильнее другого. Как найти этот стержень? 4. Северный полюс магнита подносят к незаряженному шарику на нити. Что будет наблюдаться — притяжение или отталкивание? Рассмотрите два случая: а) шарик графитовый; б) шарик сталь- ной. 5* Стальной, хорошо отполированный шар имеет идеально круг- лую форму. Можно ли намагнитить этот шар? 6. Имеются две одинаковые стальные спицы, из которых одна на- магничена. Как узнать, какая из спиц намагничена, не пользу- ясь ничем, кроме самих спиц? Самостоятельная работа 25 ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ Начальный уровень 1. Как можно показать, что магнитное поле действует на провод- ник с током? 2, В чем проявляется действие магнитного поля на проводник с током? 87
3. Как можно определить направление силы, действующей на про- водник с током в магнитном поле? 4. Каковы преимущества электрических двигателей по сравнению с другими двигателями? 5. Как можно изменить направление движения проводника с то- ком в магнитном поле? 6. Приведите известные вам примеры применения электрических двигателей. Средний уровень 1. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле? 2. Какими способами создается магнитное поле в электродвигателе? 3. Проволочный виток с током вращается в магнитном поле. За счет какой энергии совершается механическая работа по враще- нию рамки? 4. Как можно показать, что магнитное поле действует на провод- ник с током? 5. Почему в метро применяют только электрические двигатели, а не тепловые? 6. Па какие части рамки не действуют силы со стороны магнитно- го поля? Достаточный уровень В каком направлении должен двигаться проводник, располо- женный перпендикулярно к плоскости чертежа, если ток в про- воднике идет от наблюдателя? Определите полюса магнита, если известно, что при направле- нии тока от наблюдателя проводник перемещается вправо.
3. Определите направление то- ка в проводнике, находя- щемся в магнитном поле. Стрелка указывает направ- ление движения проводника. 4. Определите полюса магнита, если известно, что при на- правлении тока к наблюда- телю, проводник перемеща- ется влево. 5. В каком направлении будет двигаться проводник с током в данном магнитном поле? Укажите стрелками направление силовых линий магнитного поля, если известно, что проводник с током под действием маг- нитного поля отклоняется вправо. 89
Высокий уровень 1. Как направлен ток в проводах, если силы взаимодействия на- правлены так, как показано на рисунке? 4 2. Как взаимодействуют токи, направленные так, как указано на рисунке? а б 3. Как направлен ток в проводах, если силы взаимодействия на- правлены так, как показано на рисунке? 4. Сформулировать и решить задачу: 90
5. Сформулировать и решить задачу: 6. Сформулировать и решить задачу: Г 91
СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА Начальный уровень 1. В чем состоит суть закона прямолинейного распространения света? 2. Приведите примеры естественных источников света. 3. Приведите примеры искусственных источников света. 4. Как доказать, что свет в однородно!! среде распространяется прямолинейно? 5. Как называют линию, вдоль которой распространяется свет? 6. Из названных ниже предметов выделите те, которые являются естественными источниками света: электролампа, свеча, звезда, маяк, радуга, спичка. Средний уровень 1. При каких условиях от предмета получается лишь полутень? 2. Как получить от одной и той же палки тень разной длины? 3. Что больше — размеры самолета или его полной тени, когда он летит горизонтально в полдень над экватором? 4. Какую форму будет иметь солнечный зайчик от треугольного зеркала: а) на потолке комнаты; б) на стенке отдаленного дома? 5. Почему предмет не отбрасывает тени в пасмурный день? 6. Как проверить, что три далеко расположенных друг от друга • столба стоят вдоль одной прямой? Достаточный уровень 1. Что длится дольше — полное затмение Солнца или полное за- тмение Луны? 2. Можно ли сказать, что увеличение высоты башни в степи в не- сколько раз приведет к такому же увеличению ее тени? 92
Как нужно держать карандаш над столом, чтобы получить резко очерченную тень, если источником света служит закрепленная у потолка лампа дневного света, имеющая форму длинной труб- ки? Почему тень ног на земле резко очерчена, а тень головы более расплывчата? При каких условиях тень всюду будет одинаково отчетлива? Измерения показали, что длина тени от предмета равна его вы- соте. Какова высота Солнца над горизонтом? В солнечный день высота тени от отвесно поставленной метро- вой линейки равна 50 см, а от дерева — 6 м. Какова высота де- рева? Высокий уровень Человек проходит в стороне от висящего на некоторой высоте фонаря. Будет ли тень от его головы двигаться с постоянной скоростью, если человек идет прямолинейно и равномерно? Матовая электрическая лампочка в виде шара диаметром 6 см освещает глобус диаметром 26 см. Определить диаметр полной тени от глобуса на стене. Расстояние от центра лампочки до центра глобуса 1 м и от центра глобуса до стены — 2 м. Электролампа помещена в матовый шар радиусом 20 см и под- вешена на высоте 5 м над полом. Под лампой на высоте 1 м от пола висит непрозрачный шар радиуса 10 см. Найти размеры тени и полутени на полу. Электрическая лампа, помещенная в матовый шар диаметром 50 см, подвешена на высоте 4 м над полом. На какой высоте подвешен под лампой непрозрачный шар диаметром 25 см, если на полу образовалась только полутень? Найти размеры этой по- лутени. Солнце заходит за холм, на вершине которого стоит одинокое дерево высотой 30 м. На каком расстоянии от дерева находится человек, если ему кажется, что высота дерева равна диаметру солнечного диска? Два столбика, имеющие одинаковою высоту 1,2 м поставлены вблизи уличного фонаря так, что расстояние от основания улич- ного фонаря до оснований столбиков отличаются на 0,8 м. При этом тени, отбрасываемые столбиками, отличаются на 0,4 м. Найти высоту, на которую подвешен фонарь. 93
Самостоятельная работа 27 ЗАКОН ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА Начальный уровень 1. Покажите на чертеже углы падения и отражения света. Сфор- мулируйте закон отражения света. 2* Чему равен угол падения луча на плоское зеркало, если угол отражения равен 40°? 3. Луч света падает на плоское зеркало под углом 30° от перпенди- куляра к его поверхности. Чему равен угол отражения? 4. Угол падения светового луча на отражающую поверхность 80°. Покажите этот угол на чертеже; изобразите на нем отраженный луч. 5. Угол отражения светового луча составил 45°; чему был равен угол его падения? 6. Чему равен угол падения луча на плоское зеркало, если угол между падающим лучом и отраженным равен 60°? Средний уровень 1. Луч света падает на плоское зеркало под углом 40° к его по- верхности. Чему равен угол отражения? 2. Луч света падает на плоское зеркало под углом 30° к его по- верхности. Чему равен угол между падающим лучом и отражен- ным? 3. При каком угле падения угол между падающим лучом и отра- женным равен 60°? 4. Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим и отраженным лучами равен 90°. Чему равен угол падения? 5. Луч света падает на плоское зеркало. Во сколько раз угол меж- ду падающим лучом и отраженным больше угла падения? 6. Угол между падающим лучом и плоским зеркалом равен углу между падающим лучом и отраженным. Чему равен угол паде- ния? Достаточный уровень 1. а) Почему в темной комнате видны только те предметы, на ко- торые в данный момент направлен свет фонарика? 94
б) Луч света падает на зеркало под углом 35е к его поверхности. Чему равен угол между падающим и отраженным лучами? Чему равен угол отражения? Сделайте чертеж. 2. а) Почему окна домов днем всегда кажутся более темными, чем стены дома, даже если стены окрашены в темный цвет? б) Луч света падает на зеркало перпендикулярно. На какой угол отклонится отраженный луч от падающего, если зеркало повер- нуть на угол 16°? 3. а) Отраженный от гладкой поверхности предмета пучок света всегда менее ярок, чем падающий. Почему? б) Угол между падающим и отраженным лучами составляет 50°. Под каким углом к зеркалу падает свет? 4. а) Справедлив ли закон отражения света в случае падения света на лист белой бумаги? б) 2/3 угла между падающим и отраженным лучами составляет 80°. Чему равен угол падения луча? 5. а) Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте кажется водителю темным пятном? б) Угол падения луча на плоское зеркало увеличили от 30° до 45°. Как изменится угол между падающим и отраженным лу- чом? 6. а) Как можно отличить венецианское зеркало от обычного? б) На какой угол повернется отраженный от плоского зеркала луч, если зеркало повернуть на угол (р ? Направление падающе- го луча остается неизменным. Высокий уровень 1. а) Можно ли увидеть поверхность зеркала? б) Пучок параллельных лучей идет из проекционного аппарата в горизонтальном направлении. Как надо расположить плоское зеркало, чтобы после отражения пучок шел вертикально? Сде- лайте чертеж и объясните ответ. 2. а) Почему, находясь в комнате, трудно увидеть днем свое отра- жение в оконном стекле? б) Требуется осветить дно колодца, направив на него солнечные лучи. Как надо расположить плоское зеркало, если лучи Солнца падают к земной поверхности под углом 60°? 3. а) В утренние и предвечерние часы отражение Солнца в спокой- ной воде ослепительно яркое, а в полдень его можно рассмот- реть, не жмурясь. Объясните это явление. б) Лучи, идущие от Солнца, образуют с горизонтом угол 24°. Как, используя плоское зеркало, направить их параллельно ли- нии горизонта? 95
а) Является ли отражение света от киноэкрана зеркальным или рассеянным? б) Как надо расположить плоское зеркало, чтобы изменить на- правление солнечного луча на горизонтальное, если луч, прохо- дя сквозь малое отверстие в ставне, образует с горизонтальной поверхностью стола угол 50°? а) Юный рыбак, сидя на берегу озера, видит на гладкой поверх- ности воды изображение утреннего Солнца. Куда переместится это изображение, если он будет наблюдать его стоя? б) На стене вертикально висит зеркало так, что его верхний край находится на уровне верхней части головы человека. Дли- на зеркала 80 см. Выше какого роста человек не сможет увидеть себя во весь рост? а) На поверхности озера или моря против Луны видна сверкаю- щая лунная дорожка. Объясните, как она образуется? Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально гладкой, спокойной по- верхности воды? Почему дорожка всегда направлена на наблю- дателя? б) Солнечные лучи составляют с поверхностью Земли угол 40°. Под каким углом к горизонту следует расположить плоское зер- кало, чтобы изменить направление луча внутрь узкой трубы, врытой вертикально в песок? Самостоятельная работа ИЗОБРАЖЕНИЕ В ПЛОСКОМ ЗЕРКАЛЕ Начальный уровень Девочка стоит в полутора метрах от плоского зеркала. На каком расстоянии от себя опа видит в нем свое изображение? Человек идет по направлению к плоскому зеркалу со скоростью 2 м/с. С какой скоростью он приближается к своему изображе- нию? Какие (печатные) буквы алфавита не изменяются при отраже- нии в плоском зеркале? На столе лежит зеркало. Как изменится изображение люстры в этом зеркале, если закрыть половину зеркала?
5. Человек стоит перед вертикальным плоским зеркалом на рас- стоянии 1 м от него. Каково расстояние от человека до его изо- бражения? 6. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 1 м/с. С какой скоростью нужно удалять зеркало от человека, чтобы расстояние между человеком и его изображением не менялось? Средний уровень 1. С какой скоростью движется изображение придорожных столбов в плоском зеркале водителя автомобиля, если его скорость рав- на и. 2. Предмет находится от плоского зеркала на расстоянии 20 см. На каком расстоянии от предмета окажется его изображение, если предмет отодвинуть на 10 см от зеркала? 3. Как изменится расстояние между предметом и его изображени- ем в плоском зеркале, если зеркало переместить в то место, где было изображение? 4. Почему изображение предмета в плоском зеркале называют мнимым? 5. Каковы особенности изображения, получаемого с помощью плоского зеркала? 6. В каком случае поверхность рассеивает падающий на нее свет? Почему? Достаточный уровень 1. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале. Опре- делите графически область видения этого предмета в зеркале. 2. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале. Опре- делите графически область видения этого предмета в зеркале.
Постройте изображение трех светящихся точек А, В и С в плос- ком зеркале. Определите графически область видения изобра- жения всех точек в зеркале. *777zvzz&z^^ . Постройте изображение треугольника АВС в плоском зеркале. Определите графически область видения изображения. В ^777777777777777777^ Постройте изображение прямоугольника ABCD в плоском зер- кале. Определите графически область видения изображения. *777777777777777777^ Постройте изображение многоугольника в плоском зеркале. Оп- ределите графически область видения изображения. *777777777777777777$ Высокий уровень В каких точках комнаты должен находиться человек, чтобы ви- деть в зеркале экран телевизора АВ целиком? Два плоских зеркала расположены под углом друг к другу и пе- ред ними помещен предмет АВ. Где следует расположить глаз
наблюдателя, чтобы одновременно видеть ваемые зеркалами? все изображения, да- Два зеркала расположены под углом 120° друг к другу и перед ними по- мещен точечный источник света Л. Где следует расположить глаз на- блюдателя, чтобы одновременно ви- деть все изображения, даваемые зеркалами? Как следует расположить два плоских зеркала, чтобы светящая- ся точка и два ее изображения лежали в вершинах равносто- роннего треугольника? Задачу решить графически. Постройте изображение предмета (точки) в двух плоских зерка- лах, угол между которыми равен 60°. Сколько изображений при этом получается? Луч света, идущий из точки А, при- ходит в точку В, отразившись от плоского зеркала CD. Докажите, что «подчиняясь» закону отражения, луч «выбирает» кратчайший путь. С D Самостоятельная работа 29 ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА Начальный уровень Какое явление называют преломлением света? В чем его суть? Какие наблюдения и опыты наводят на мысль об изменении на- правления распространения света при переходе его в другую среду? Покажите на рисунке углы падения и преломления для луча, падающего на границу раздела двух сред. 99
4. В каком случае угол преломления луча равен углу падения? 5* Какой угол — падения или преломления — будет больше в слу- чае перехода луча света из воздуха в стекло? Сделайте чертеж. 6. Какой угол — падения или преломления — будет больше в слу- чае перехода луча света из стекла в воздух? Сделайте чертеж. Средний уровень 1. На рисунке изображено преломление луча света на границе двух сред. Какая среда оптически более плотная? \ । I 2. На рисунке изображено преломление луча света на границе двух сред. Какая среда оптически более плотная? 3- На рисунке изображено преломление луча света на границе двух сред. Какая среда оптически более плотная? На рисунке изображено преломле- ние луча света на границе двух сред. Какая среда оптически более плотная? Начертить ход лучей, изображен- ных на рисунке. воздух нодп 100
6. Луч света падает из воздуха в стекло. Изобразите дальнейший ход луча. Достаточный уровень 1. а) Почему ложка, поставленная в стакан с водой, кажется изо- гнутой? б) Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред. Угол падения равен 50°, угол между отраженным лучом и преломлен- ным 100°. Чему равен угол преломления? 2. а) Почему, находясь в лодке, трудно попасть копьем в рыбу, плавающую невдалеке? б) Угол между отраженным лучом и преломленным 100°. Чему равна сумма углов падения и преломления? 3. а) Любой водоем, дно которого хорошо видно, всегда кажется мельче, чем в действительности. Почему? б) На оконное стекло падает луч света, образующий с плоско- стью стекла угол 25°. Каким будет угол между лучом, отражен- ным от стекла, и прошедшим сквозь стекло? 4. а) Почему изображение предмета в воде всегда менее ярко, чем сам предмет? б) Луч света падает на границу раздела сред воздух - жидкость под углом 45° и преломляется под углом 30°. Каков показатель преломления жидкости? При каком угле падения угол между отраженным и преломленным лучами составит 90°? 5. а) Камушки, лежащие на дне водоема, кажутся колеблющимися, если поверхность воды в водоеме не совсем спокойная. Почему? б) На оконное стекло падают два луча, угол между которыми 30°. Каким станет угол между лучами после того, как они прой- дут сквозь стекло? 6. а) Если посмотреть на окружающие тела через теплый воздух, поднимающийся от костра, то они кажутся «дрожащими». По- чему? б) На дне аквариума с водой лежит плоское зеркало. На поверх- ность воды падает луч. Нарисуйте примерный ход луча, если угол падения равен 50°. Под каким углом к поверхности воды луч снова выйдет в воздух? 101
Высокий уровень 1. Кажущаяся глубина водоема 3 м. Определите истинную глубину водоема. Показатель преломления воды 1,33. 2. Луч, отражённый от поверхности стекла с показателем прелом- ления 1,7, образует с преломлённым лучом прямой угол. Опре- делить угол падения и угол преломления. 3. Определите, на какой угол отклоняется луч света от своего пер- воначального направления при переходе из стекла в воздух, ес- ли угол падения 30°, а показатель преломления стекла 1,5. 4. В дно пруда вбили вертикально шест высотой 1 м. Определите длину тени от шеста на дне пруда, если угол падения солнечных лучей 60°, а шест целиком находится под водой. Показатель преломления воды 1,33. 5. На горизонтальном дне водоёма, имеющего глубину 1,2 м, ле- жит плоское зеркало. Луч света падает на поверхность воды под углом 30°. На каком расстоянии от места падения этот луч сно- ва выйдет на поверхность воды после отражения от зеркала? Показатель преломления воды 1,33. 6. На дне ручья лежит камешек. Мальчик хочет толкнуть его пал- кой. Прицеливаясь, мальчик держит палку под углом 4.5 На каком расстоянии от камешка воткнётся палка в дно ручья, ес- ли его глубина 50 см? Самостоятельная работа 30 ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ Начальный уровень 1. Что такое линза? Каковы ее свойства? 2. Что мы называем главной оптической осью линзы? Изобразите ее на рисунке. 3. Что такое фокус линзы? Сколько фокусов имеет линза? Пока- жите их на рисунке. 4. Изобразите схематично выпуклую и вогнутую линзы. Проведите их оптические оси, обозначьте оптические центры этих линз. 5. Как преломляет лучи выпуклая линза? Почему ее называют со- бирающей? 6. Как преломляет лучи вогнутая линза? Почему ее называют рас- сеивающей? 102
Средний уровень в 2. Постройте изображение данного предмета изображение? Постройте изображение изображение? данного предмета линзе. линзе. Какое Какое это это + + 3. Постройте изображение данного предмета в линзе. Какое изображение? это 4- Постройте изображение данного предмета изображение? линзе. Какое это в 5. Постройте изображение данного предмета изображение? в линзе. Какое это 103
6. Постройте изображение данного предмета изображение? в линзе. Какое это Постройте изображение данного предмета изображение? линзе. Какое это Постройте изображение данного предмета линзе. Какое это изображение? в 9. На рисунке показаны главная оптическая ось ММ линзы, пред- мет АВ и его изображение А^В^ Определите графически поло- жение оптического центра и фокусов линзы. А А М 10. На рисунке показаны главная оптическая ось ММ линзы, мет АВ и его изображение Д^Вр Определите графически жение оптического центра и фокусов линзы. пред- поло- - м 104
11. На рисунке показаны главная оптическая ось ММ линзы, пред- мет АВ и его изображение AjBj. Определите жение оптического центра и фокусов линзы. графически поло- 12. На рисунке показаны главная оптическая ось мет АВ и его изображение А1В]. Определите жение оптического центра и фокусов линзы. ММ линзы, пред- графически поло- 13. Определите построением положение фокусов линзы, если задана главная оптическая ось и ход произвольного луча. 14. Определите построением положение фокусов линзы, если задана главная оптическая ось и ход произвольного луча. 15. На рисунке показано положение оптической оси ММ тонкой линзы и ход луча АВС. Найдите построением ход произвольного луча DE. 105
16. На рисунке показано положение оптической оси ММ тонкой линзы и ход луча АВС, Найдите построением ход произвольного луча DE. Достаточный уровень 1. Определите построением, где находится оптический центр тон- кой линзы и ее фокусы, если ММ — главная оптическая ось линзы, А — светящаяся точка, Aj — ее изображение. Определи- те также тип линзы и тип изображения. м М 2. Определите построением, где находится оптический центр тон- кой линзы и ее фокусы, если ММ — главная оптическая ось линзы, А — светящаяся точка, А] — ее изображение. Определи- те также тип линзы и тип изображения. М 3. Определите построением, где находится оптический центр тон- кой линзы и ее фокусы, если ММ — главная оптическая ось линзы, А — светящаяся точка, А] — ее изображение. Определи- те также тип линзы и тип изображения. М----;----------------Л/ 106
4. Определите построением положение фокусов линзы, если Л — светящаяся точка, — ее изображение. ММ — главная опти- ческая ось линзы. М 5. Определите построением положение фокусов линзы, если А — светящаяся точка, Л! — ее изображение. ММ — главная опти- ческая ось линзы. М 6. Даны точки А и А] на оси линзы неизвестной формы. Определите вид линзы (собирающая или рассеивающая). Постройте фокусы линзы. 7. Даны точки А и Aj на оси линзы неизвестной формы. Определите вид линзы (собирающая или рассеивающая). Постройте фокусы линзы. 8. Даны точки Л и на оси линзы неизвестной формы. Определите вид линзы (собирающая или рассеивающая). Постройте фокусы линзы. 107
9. На рисунке показан ход луча относительно главной оптической оси тонкой линзы ММ. Определить положение линзы и ее фо- кусов. м М 10. На рисунке показан ход луча после преломления в собирающей линзе. Найти построением ход этого луча до линзы. А 11. На рисунке показан ход луча после преломления в собирающей линзе. Найти построением ход этого луча до линзы. 12. На рисунке показан ход луча относительно главной оптической оси тонкой линзы ММ. Определить положение линзы и ее фоку- сов. М М 13. Найти построением положение светящейся точки, если известен ход двух лучей после их преломления в линзе. Один из этих лу- чей пересекается с главной оптической осью линзы в ее фокусе. 108
14. Светящаяся точка расположена перед Построить ход произвольного луча AFC, вающую линзу. Положение оптического луча АВС заданы. рассеивающей линзой, падающего на рассеи- центра О линзы и ход 15. Из стекла двух сортов с различными показателями преломления изготовлена слоистая линза. Какое изображение точечного ис- точника света даст эта линза? Считайте, что на границах между слоями свет полностью поглощается 16. На рисунке показано положение двух собирающих линз и их главные фокусы. Построить дальнейший ход луча АВ, Высокий уровень 1. На рисунке показано положение предмета АВ и его изображения AjBi. Найти построением положение линзы и расположение ее фокусов. А1 1П9
2. На рисунке показано положение предмета АВ и его изображения AiBj. Найти построением положение линзы и расположение ее фокусов. 3. На рисунке показано положение предмета АВ и его изображения А1В]. Найти построением положение линзы и расположение ее фокусов. 4. Постройте изображение наклонной стрелки АВ, проходящей че- рез фокус собирающей линзы. 5. На рисунке показано расположение двух линз. — главный фокус собирающей линзы, F2 — главный фокус рассеивающей линзы. Построить дальнейший ход луча АВ. 110
6. На рисунке показано расположение двух линз и ход луча АВ после преломления в линзах. Построить дальнейший ход луча EF. 7. Постройте ход лучей и определите положение изображения предмета АВ в оптической системе, состоящей из собирающей линзы и плоского зеркала. 8. Где должны находиться фокусы двух линз, чтобы параллельные лучи, пройдя через линзы, оставались параллельными? 9. Собирающая линза Л] дает в точке А] действительное изображе- ние точечного источника А, расположенного на оптической оси линзы. Между линзой и источником А] поставлена рассеиваю- щая линза Л2, положения фокусов которой заданы. Найти по- строением новое положение изображения источника. Рассмотреть случай, когда расстояние между А} и Л 2 больше фокусного рас- стояния линзы Л9. 111
10. Где должны находиться фокусы двух линз, чтобы параллельные лучи, пройдя через линзы, оставались параллельными? 11. На рисунке показано расположение двух линз и ход луча АВ по- сле преломления в линзах. Построить дальнейший ход луча EF. 12. Собирающая линза дает в точке Аг действительное изобра- жение точечного источника А, расположенного на оптической оси линзы. Между источником А и линзой поставлена еще одна собирающая линза Л2, положение фокусов которой заданы. Найти построением новое положение изображения источника. Рассмотреть случай, когда расстояние между А и Л2 меньше фокусного расстояния линзы Л2- 13. Как надо расположить три собирающие линзы, чтобы парал- лельные лучи., пройдя через линзы, остались параллельными? 14. Линза разрезается плоскостью вдоль оптической оси на две рав- ные части, которые раздвигаются на 1 см симметрично относи- 112
тельно оптической оси. Построить изображение светящейся точ- ки А. 15. Как надо расположить две линзы, чтобы параллельные лучи, пройдя через линзы, остались параллельными? 16. Линза разрезается плоскостью вдоль оптической оси на две рав- ные части, которые раздвигаются на 1 см симметрично относи- тельно оптической оси. Построить изображение светящейся точ- ки А. Самостоятельная работа ФОРМУЛА ТОНКОЙ ЛИНЗЫ Начальный уровень 1. Что такое диоптрия? Чему она равна? 2. У одной линзы фокусное расстояние равно 0,25 м, у другой 0,4 м. Какая из них обладает большей оптической силой? 3. Оптические силы трех линз таковы: -0,5 дптр, 2 дптр, -1,5 дптр. Есть ли среди них рассеивающие линзы? собирающие? ИЗ
4. Линзы имеют следующие значения оптической силы: 1,5 дптр, 3 дптр. У какой из линз фокусное расстояние больше? 5. Оптическая сила линзы 10 дптр. Чему равно ее фокусное рас- стояние? Ik Одна из линз имеет оптическую силу, равную 50 дптр, другая — 2 дптр. Какую из них можно назвать длиннофокусной? Средний уровень 1. На каком расстоянии от собирающей линзы с фокусным рас- стоянием 20 см получится изображение предмета, если сам предмет находится от линзы на расстоянии 15 см? 2. Определите фокусное расстояние рассеивающей линзы, если предмет находится от линзы на расстоянии 15 см, а его изобра- жение получается на расстоянии 6 см от линзы. 3. При помощи собирающей линзы с фокусным расстоянием 6 см получают мнимое изображение рассматриваемой монеты на рас- стоянии 18 см от линзы. На каком расстоянии от линзы разме- щена монета? 4. Найдите фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы, если известно, что изображение предмета, помещенного на расстоянии 30 см от линзы, получается по другую сторону линзы на таком же расстоянии от нее. 5. Свеча находится на расстоянии 12,5 см от собирающей линзы, оптическая сила которой равна 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получается изображение свечи? 6. Каково фокусное расстояние собирающей линзы, дающей мни- мое изображение предмета, помещенного перед ней на расстоя- нии 0,4 м? Расстояние от линзы до изображения 1,2 м. 7. Расстояние от мнимого изображения предмета до собирающей линзы, оптическая сила которой 2 дптр, равно 0,4 м. Опреде- лить расстояние от линзы до предмета. 8. Предмет расположен на расстоянии 0,15 м от рассеивающей линзы с фокусным расстоянием 0.3 м. На каком расстоянии от линзы получается изображение данного предмета? Достаточный уровень 1. Перед рассеивающей линзой с фокусным расстоянием 0,2 м на расстоянии 10 см от нее поставлен предмет. На каком расстоя нии от линзы получается его изображение? 2. Определить оптическую силу рассеивающей линзы, если извест- но, что предмет расположен перед ней на расстоянии 40 см, а мнимое изображение находится на расстоянии 160 см от чинзък £
3. Изображение предмета, поставленного на расстоянии 40 см от собирающей линзы, получилось увеличенным в 1,5 раза. Каково фокусное расстояние линзы? 4. На каком расстоянии от рассеивающей линзы с оптической си- лой -4 дптр надо поместить предмет, чтобы его мнимое изобра- жение получилось в 5 раз меньше самого предмета? 5. Предмет высотой 30 см расположен вертикально на расстоянии 80 см от линзы с оптической силой -5 дптр. Определить поло- жение изображения и его высоту. 6* Определите оптическую силу рассеивающей линзы, если она да- ет изображение предмета на расстоянии 6 см от самого предме- та. Высота предмета 8 см, высота изображения 4 см. 7. Расстояние между предметом и его изображением 72 см. Увели- чение линзы равно 3. Найти фокусное расстояние линзы. 8. Если расстояние предмета от линзы 36 см, то высота изображе- ния 10 см. Если же расстояние предмета от линзы 24 см, то вы- сота изображения 20 см. Определить фокусное расстояние линзы. Высокий уровень 1. С помощью тонкой линзы получается увеличенное в два раза действительное изображение плоского предмета. Если предмет сместить на 1 см в сторону линзы, то изображение будет увели- ченным в три раза. Чему равно фокусное расстояние линзы? 2. Собирающая линза с фокусным расстоянием 4 см дает изобра- жение точки, расположенной на расстоянии 12 см от линзы не- сколько выше ее оптической оси. На какое расстояние сместит- ся изображение точки на экране при перемещении линзы на расстояние 3 см вниз от се первоначального положения? 3. Предмет и его прямое изображение расположены симметрично относительно фокуса линзы. Расстояние от предмета до фокуса линзы 4 см. Найти фокусное расстояние линзы. 4. Высота изображения предмета на пленке в фотоаппарате при съемке с расстояния 2 м равна 30 мм, а при съемке с расстоя- ния 3,9 м высота равна 15 мм. Определить фокусное расстояние объектива фотоаппарата. 5. Свеча находится на расстоянии 3,75 м от экрана. Между ними помещают собирающую линзу, которая даст на экране четкое изображение свечи при двух положениях линзы. Найти фокус- ное расстояние линзы, если расстояние между положениями линзы равно 0,75 м. 6. Точечный источник света, расположенный на расстоянии 1,2 м от рассеивающей линзы, приближают к ней вдоль главной оп- тической оси до расстояния 0,6 м. При этом мнимое изображе- 115
ние источника проходит вдоль оси расстояние 10 см. Найти фо- кусное расстояние линзы. 7. Линза, состоящая из двух сложенных вплотную одинаковых «половинок», дает на экране изображение светящейся точки. Фокусное расстояние линзы 10 см, ее расстояние от экрана 20 см. На сколько необходимо переместить верхнюю «половин- ку» линзы, чтобы расстояние между изображениями на экране было равно 1 см? 8. Между пламенем высотой 3 см и стеной ставят собирающую линзу, которая дает на стене изображение пламени высотой 6 см. Линзу можно передвинуть так, что на стене опять будет четкое изображение пламени. Какую высоту будет иметь это изображение? Самостоятельная работа 32 ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Начальный уровень 1. Что служит главной частью фотоаппарата? Каково ее назначе- ние? 2. Какое изображение получается на сетчатке глаза? 3. В каком случае возникает близорукость и в каком — дальнозор- кость? 4. Каким образом устраняются такие недостатки глаза, как близо- рукость и дальнозоркость? 5. Какие линзы применяют в очках, предназначенных для близо- руких людей? дальнозорких? 6. Оптическая сила линз в очках -2 дптр. Для близорукого или дальнозоркого глаза эти очки? Средний уровень 1. Как отличить очки для дальнозорких людей от очков для бли- зоруких людей? 2. Можно ли устроить фотографический аппарат без объектива? 3. В очках или без очков должны смотреть в микроскоп люди, имеющие дефект зрения? 4. В чем состоит преимущества зрения двумя глазами? 116
5. Можно ли в телескоп увидеть муху, севшую на его объектив? 6, Если человек в молодости страдал близорукостью, то в пожилом возрасте этот недостаток зрения у него уменьшается. Почему? Достаточный уровень 1. Определить оптическую силу объектива проекционного фонаря, если диапозитив высотой 5 см получается на экране высотой 2 м, когда экран удален от объектива на 6 м. 2. Диапозитив имеет размеры 8x8 см. Определите фокусное рас- стояние объектива проекционного аппарата, если на экране, отстоящем на расстоянии 4 м от него, получается изображение 2 х 2 м. 3. С высоты 1 км сфотографирована река. Определить ширину ре- ки, если на снимке она равна 4 см. Оптическая сила объектива фотоаппарата равна 8 дптр. 4. С какого расстояния нужно фотографировать здание длиной 50 м, чтобы весь фасад здания поместился в кадре пленки разме- ром 24 х 36 мм? Фокусное расстояние объектива равно 50 мм. 5. Высота здания на фотографическом снимке 7 см. Определить дей- ствительную высоту здания, если известно, что главное фокус- ное расстояние объектива равно 20 см, а аппарат при съемке был поставлен на расстоянии 80 м от здания. 6. При фотографировании с расстояния 100 м высота дерева на не- гативе оказалась равной 12 мм. Найдите действительную высоту дерева, если фокусное расстояние объектива 50 мм. Высокий уровень 1. Линзы с оптическими силами 5 дптр и 2,5 дптр находятся на расстоянии 0,9 м друг от друга. Какое изображение даст эта система, если предмет расположить на расстоянии 30 см перед первой линзой? 2. Две одинаковые тонкие собирающие линзы сложили вплотную так, что их оптические оси совпали и поместили на расстояние 12,5 см от предмета. Какова оптическая сила системы и одной линзы, если действительное изображение, даваемое системой линз, было в четыре раза больше предмета? 3. Собирающая линза с оптической силой 2 дптр и рассеивающая линза с оптической силой -1,5 дптр расположены на расстоянии 40 см друг от друга и имеют общую оптическую ось. Со стороны собирающей линзы на расстоянии 4 м от нее находится предмет АВ высотой 20 см. Определите, где и какое изображение пред- мета дадут эти линзы. 117
4. Две линзы, выпуклую и вогнутую, сложили вплотную так, что их оптические оси совпали. Фокусное расстбяние выпуклой линзы 10 см. Когда такую систему поместили на расстоянии 40 см от предмета, то по другую от неё сторону на экране полу- чилось чёткое изображение предмета. Определить оптическую силу вогнутой линзы, если расстояние от предмета до экрана 1,6 м. 5. Ученик привык читать книгу, держа её на расстоянии 20 см от глаз. Какова должна быть оптическая сила очков, которые дол- жен носить ученик, чтобы читать книгу, держа её на расстоя- нии наилучшего зрения 25 см? 6. Оптическая система состоит из собирающей линзы с фокусным расстоянием 30 см и плоского зеркала, находящегося на рас- стоянии 15 см от линзы. Определите положение изображения, даваемого этой системой, если предмет находится на расстоянии 15 см перед линзой. 118
К о пт роль на я работа СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Начальный уровень ВАР ИА Н Т Ц] 0 Угол падения луча равен 25°. Чему равен угол между падаю- щим и отраженным лучами? 0 Фокусные расстояния трех линз соответственно равны 1,25 м; 0,5 м и 0.04 м. У какой линзы оптическая сила больше? Q Какие очки предназначены для близорукого человека, а ка- кие — для дальнозоркого, если оптические силы их линз та- ковы: +1 дптр; 4-2 дптр; -1,5 дптр; -2,5 дптр? 0 Угол между падающим и отраженным лучами составляет 60°. Под каким углом к зеркалу падает свет? 0 Оптическая сила линзы -2,5 дптр. Вычислите ее фокусное расстояние. Какая это линза — рассеивающая или собираю- щая? 0 Какие линзы (собирающие или рассеивающие) в очках, пред- назначенных для близоруких людей? Обоснуйте свой ответ. В А Р И А Н f ~Ц] 0 При каком угле падения падающий и отраженный лучи со- ставляют между собой прямой угол? 0 Оптическая сила линз у очков соответсвенно равна 1,25 дптр, 2 дптр и 5 дптр. У какой линзы фокусное расстояние мень- ше? 0 Какой деффект зрения (близорукость или дальнозоркость) у человека, пользующегося очками с собирающими линзами? Обоснуйте свой ответ. 0 Угол между зеркалом и падающим на него лучом составляет 30°. Чему равен угол отражения луча? 0 Оптическая сила линзы 5 дптр. Вычислите ее фокусное рас- стояние. Какая это линза — рассеивающая или собирающая? 1.1.9
о Как устроен фотоаппарат? Где и какое получают в нем изо- бражение предметов? Q При каком угле падения луча на зеркало падающий и отра- женный лучи совпадают? 0 Какой угол — падения или преломления — будет больше в случае перехода луча света из воздуха в алмаз? Сделайте со- ответствующий чертеж. 0 Как на ощупь (в темноте) можно отличить собирающую линзу от рассеивающей? 0 При каком угле падения падающий и отраженный лучи со- ставляют между собой угол 120°? 0 Фокусное расстояние линзы равно 40 см. Какова ее оптиче- ская сила? 0 Зачем объективы у проекционных аппаратов и фотоаппаратов должны быть подвижными? Средний уровень ВАР ИА НТ В] 0 Чем отличается действительное изображение от мнимого? 0 Когда оптическая сила глаза больше: при рассмотрении уда- ленных или близких предметов? 0 Сделайте чертеж (см. рис.) и изобразите на нем тени и полу- тени от мяча, освещенного двумя источниками света Л] и о А о Л2 ВАРИАНТ 0 Расстояние от предмета до его изображения в плоском зеркале равно 80 см. Чему равно расстояние от предмета до зеркала? 0 Если читать книгу, держа ее очень близко или очень далеко от глаз, глаза быстро утомляются. Почему? 120
Перечертив рисунок в тетрадь, покажите на нем области тени и полутени, образуемые за непрозрачным предметом ВС, ко- торый. освещается двумя источниками света Aj и А2* ВАР И АНТ IJ] При каком условии собирающая линза может дать изображе- ние предмета, равное по размеру самому предмету? На линзу объектива фотоаппарата села муха. Как это отра- зится на качестве снимка? Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале. Ка- кое это будет изображение? Почему? Определите графически область видения этого предмета. вариантЕП Почему, находясь в лодке, трудно попасть копьем (острогой) в рыбу, плавающую невдалеке? Какой оптический прибор по своему устройству наиболее по- хож на глаз человека? На рисунке показан ход отраженных от поверхности парал- лельных лучей. Какие из этих поверхностей зеркальные, ка- кие имеют шероховатости? Почему? Объясните. а) б) в) г) ВАРИАНТ С какой скоростью удаляется предмет от зеркала, если изобра- жение предмета удаляется от предмета со скоростью 80 см/с? 121
© © Собирающую стеклянную линзу мальчик погрузил в воду. Изменилась ли при этом оптическая сила линзы? Постройте изображение предмета CD в плоском зеркале АВ. Найдите область, в которой глаз будет видеть изображение всего предмета. ВАРНА Н~ТЩ Q Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред. Угол падения равен 40е, угол между отраженным лучем и прелом- ленным 110°. Чему равен угол преломления? Q Почему в солнечный летний день нельзя днем поливать цветы в саду? 0 Между светящейся точкой 71 и глазом поместили плоскопарал- лельную пластинку. Построить изображение точки Л. Достаточный уровень ВАРИАНТ [jj 0 По какому признаку можно обнаружить, что вы оказались в полутени некоторого предмета? 0 На рисунке показаны положение оптической оси ММ тонкой линзы, светящейся точки А и ее изображения Ар Найдите постро- ением положения центра линзы и ее фокусов. Какая это линза? М М 122
В солнечный день длина тени на земле от человека ростом 1,8 м равна 90 см, а от дерева — 10 м. Какова высота дерева? Как и почему меняются очертания тени и полутени человека, когда он удаляется вечером от фонаря уличного освещения? Даны точки А и на оси линзы неизвестной формы. Опреде- лить вид линзы (собирающая или рассеивающая). Постройте фокусы линзы. Предмет находится на расстоянии 40 см от собирающей лин- зы. Каким будет изображение предмета (действительным или мнимым, прямым или перевернутым, увеличенным или уменьшенным), если оптическая сила линзы 4 дптр? ВАРИАНТ^ Как влияют размеры источника света на ширину области по- лутени? На рисунке показаны главная оптическая ось ММ линзы, предмет АВ и его изображение Л]Вр Определите графически положение оптического центра и фокуса линзы. М -в* il!> В солнечный день длина тени на земле от дома равна 40 м, а от дерева высотой 3 м длина тени равна 4 м. Какова высота дома? ВАРНА hTIjJ Почему в комнате, освещаемой одной лампой, получаются до- вольно резкие тени от предметов, а в комнате, где источником освещения служит люстра, такие тени не наблюдаются? 123
0 На рисунке показаны положение предмета АВ и его изобра- жения AiBj. Найти построением положение линзы и распо- ложение ее фокусов. 0 Линза дает мнимое изображение предмета, расположенного на расстоянии 35 см от линзы. Может ли оптическая сила линзы быть равной 2,5 дптр? Рассмотрите случаи собираю- щей и рассеивающей линз. ВАРИАНТ F| Q На крытых стадионах часто можно наблюдать, что у спортсме- нов, находящихся на поле, четыре тени. Чем это можно объ- яснить? 0 На рисунке показаны положение оптической оси ММ тонкой линзы, светящейся точки А и ее изображения Ар Найдите по- строением положения центра линзы и ее фокусов. Какая это линза? 0 Уличный фонарь висит на высоте 3 м. Палка длиной 1,2 м, установленная вертикально в некотором месте, отбрасывает тень, длина которой равна длине палки. На каком расстоянии от основания столба расположена палка? baphahtIJJ Q Тень от штанги футбольных ворот утром и вечером длиннее, чем днем. Меняется ли в течение дня длина тени от перекла- дины ворот? 124
0 На рисунке даны ход произвольного луча в собирающей линзе и положение ее главной оптической оси и оптического цен- тра. Найдите построением положение фокусов линзы. 0 Где может быть расположен предмет, если собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см дает его действительное изо- бражение? Каким будет это изображение — прямым или пе- ревернутым? Высокий уровень ВАРИАНТ^] Q Можно ли сказать, что изображение предмета в зеркале абсо- лютно ему идентично (одинаково с ним)? 0 Объектив фотоаппарата имеет фокусное расстояние 10,5 см. На каком расстоянии от объектива должен быть помещен предмет, чтобы снимок получился в 5 раз меньше размера предмета? 0 Вы нашли очки. Предложите способ, с помощью которого можно определить, близорукость или дальнозоркость у их владельца. 0 АГЧ л ДВ. Г* ГХ АВ — предмет, - изображение предмета, = 5. Оп- тическая сила линзы 40 дптр. Найти расстояние от предмета до линзы и от изображения до линзы. Расчёт проверить построе- нием. к ВАРНА H~TW 0 Пузырьки воздуха, расположенные на стеблях и листьях под- водных растений кажутся серебристо-зеркальными. Почему? 125
0 С какого расстояния был сделан фотоснимок электрички, ес- ли высота вагона на снимке 9 мм, а действительная высота вагона 3 м? Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 15 см. 0 Сидящие рядом дальнозоркий и близорукий зрители пользу- ются одинаковыми биноклями. У какого зрителя трубка бинокля раздвинута больше? Q На рисунке показан ход луча относительно главной оптиче- ской оси тонкой линзы. Определите построением положение линзы и её фокусов. м М ВАРНА 0 Как располагается радуга относительно Солнца? Почему она имеет форму дуги? 0 Расстояние между предметом и экраном 120 см. Где нужно поместить собирающую линзу с фокусным расстоянием 25 см, чтобы на экране получилось отчетливое изображение предмета? 0 Перед вами одинаковые по виду и размеру очки. На одном рецепте к этим очкам написано + 1,5 дптр, а на другом +3 дптр. Как, используя излучение лампы, отобрать очки, соответствующие рецепту +1,5 дптр? У каких очков масса стекол больше? 0 На рисунке показано положение оптической оси ММ тонкой линзы и ход луча АВС. Найдите построением ход произволь- ного луча КЕ. 126
ВАРНА hTLJ О & 0 О Неровности дороги днем видны хуже, чем ночью при освеще- нии дороги фарами автомобиля. Почему? Чему равно главное фокусное расстояние собирающей линзы, если изображение предмета, расположенного от линзы на расстоянии 20 см, получилось увеличенным в 4 раза? В каком случае хрусталик глаза делается более выпуклым: если мы смотрим на близкие или. далекие предметы? Построить дальнейший ход луча, если угол падения равен 40°, а показатель преломления равен 2. В А Р И А Н Т Щ Q Края линзы обрезали. Изменилось ли при этом ее фокусное расстояние? 0 Линза дает трехкратное увеличение предмета, находящегося на расстоянии 10 см от нее. Найти фокусное расстояние лиш зы. Q В воде человек видит размытые контуры окружающих его предметов. Означает ли это, что под водой глаз становится очень близоруким или очень дальнозорким? Обоснуйте свой ответ. 0 Построить дальнейший ход луча, если угол падения равен 68°. == 1,5 , п2 =2. 127
ВАРИ A HtU| 0 Какой дефект зрения «появится» у рыбы, которую вынули из воды, — близорукость или дальнозоркость? 0 Объектив проекционного аппарата имеет фокусное расстояние 15 см. На каком расстоянии нужно поместить диапозитив размером 9 х 12 см от объектива, чтобы получить на экране изображение размером 45 х 60 см? 0 Перед собирающей линзой надо поместить горящую свечу так, чтобы расстояние между пламенем и действительным его изображением было наименьшим. Где должна стоять свеча по отношению к линзе? 0 Построить дальнейший ход луча в призме. П2-1 = 3. 1 оя
ОТВЕТЫ ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 3 Средний уровень № 1 2 3 4 10,08 кДж 0,024 кг 13,2 °C 920 Дж/(кг -°C) № 5 6 7 8 640 Дж 0,25 кг 10 "С ~ 250 Дж/(кг -°C) Достаточный уровень № 1 1 2 3 4 0,16 кг 870 °C 140 Дж/(кг -°C) 80 °C № 5 6 7 8 1 0,34 кг IV 80 л; 120 л 34 °C 34 "С Высокий уровень № 1 2 3 | , „И1, 1 4 30 °C ! 516 Дж/(кг-°С) 19,5 °C 120 Дж/(кг - °C) № 5 6 7 8 2 кДж/(кг -°C) 1,24 39 г; 111 г 55 СС Самостоятельная работа № 4 Средний уровень № 1 2 3 4 5 Г 6 । 2,7 МДж 2 кг 44 МДж/кг 15,6 • 109 Дж 172 МДж 5 кг Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 1 1 6 "1 ?21,4 °C | 5,3 кг 40 °C 11 г 1,1 кг 240 кг 129
Высокий уровень № 2 3 1 4 5 I 6 4 кг 27 % 31,7 кг 1 81 г 88,6 °C 1 : 3,5 Самостоятельная работа Л? 5 Достаточный уровень № 2 О 4 5 6 13 °C 0,14 ‘С 817 Дж/(кг - С) 27,6 кДж 25 174 м/с Высокий уровень № 1 2 3 4 35 % 1,252 т 46 МДж/кг 161 °C № 5 6 7 8 4 г 1,6 °C 60 л, 4 л 14,7 Дж Самостоятельная работа № 6 Достаточный уровень № "1 2 3 4 5 6 10,9 кДж 724 кДж 43,45 кДж 270 кДж 2,8 кг 556 кг Высокий уровень № 1 2 3 4 123 °C 53 °C 22 кг 33,5 кг № 5 6 8 6,7 г -50 °C 2,26 кг >18,7 кДж Самостоятельная работа № 7 Достаточный уровень № "1 2 3 4 9-106 Дж 115 г 31,4 кг 0,92 кг 130
№ 5 6 7 8 3,1 кг । 90 % 46 °C 0,36 кг Высокий уровень № 1 2 3 4 0,105 кг 87 % 0,134 кг 263,6 км № 5 6 7 8 9,74 г 780 Вт 3,3 кг 35 % Контрольная работа № 1 Средний уровень № 2 3 2 920 Дж 54 МДж 4,5 кДж 3 660 кДж 6,9 МДж 820 Дж № 4 5 1 6 2 15 МДж 76 Дж 22 МДж 3 710 кДж 1,8 МДж 4.8 кДж Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 3 30,4 г 27,5 кг 1,57 МДж 1,1 МДж 2кг 221 СС Высокий уровень № 1 2 | 3 1 24 кг 5 °C 42 г 2 для алюминиевой в 1,3 раза больше 812 м/с для медного в 2,1 раза больше 3 17,2 мин 35 % 112,5 г № 4 :; 5 6 1 32 °C 2 °C ~ 53 кДж 2 свинец, в 6,7 раза нуль 0,57 кг 3 134 г 3,06 МДж 17 кВт 131
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 11 Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 1,8 А 60 Кл 1,5 А 12-103 Кл 1,5 А 15,4 с Высокий уровень № | 1 2 3 5,8-10’3 К л 5-Ю13 Л = Ц= 1,5 А № 4 5 6 18 Кл 400 ч 3-Ю7 н Самостоятельная работа №12 Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 20 В 1,54 кДж по в 3,3 кДж 12 В 2,4 кДж Высокий уровень № 2 1 3 4 5 6 5В; 0,25 А 20 В 2,5 А 27 кДж 380 В 0,2 А Самостоятельная работа № 13 Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 в 2 раза 16 1,7 Ом 0,028 0&гмм2/м 45 м 15,45 мм2 Высокий уровень № 1 2 3 0,5 Ом*мм2/м 113 Ом; 53,4 г 0,085 Ом 132
№ 4 5 6 Из алюминия в 2 раза Из меди в 1,1 раза 3,7 Ом; 0,13 кг Самостоятельная работа №14 Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 5,5 А 8 кОм 8 В 0,2 Ом 120 В 5,45 А Высокий уровень № 1 2 3 4 2,27 А 0,16 В 5 м 0,1 мм2 № 5 i 6 7 8 0,4 Ом’мм2/м 6 А 0,26 В 0,6 Ом-мм2/м Самостоятельная работа №16 Достаточный уровень I № 1 2 3 34 21,7 Ом 5 А, 60 В № 4 5 6 120 В 0,14 1 X, 26 В, 3 В, 11 В 0,2 А, 4,5 В Высокий уровень № 1 2 3 75 Ом, 12 В 0,36 А 62,5 Ом № 4 5 6 2 А, 4 В 0,2 А, 2,5 В 5 В, 10 В 1 яя
Самостоятельная работа № 17 Достаточный уровень № 1 2 4 5 6 770 Ом 200 Ом 800 Ом 251 В 0,3 А 15 А, 3 А, 1 18 А Высокий уровень № 1 2 - з 5 Ом 6А, 4 А, 2 А, 12 В 1 . 24 В, 24 А, 12 А, 8 А, 6 А № 4 5 6 3 Ом 10 В, 2,5 А, 2 А, 1 А, 0,5 А 300 Ом, 1,2 А, 0,4 А Самостоятельная работа № 18 Средний уровень № 1 2 3 4 5 6 6 Ом 2,5 Ом 9 Ом 3 Ом 10,4 Ом 2,1 Ом Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 4 Ом 18 Ом 1,5 Ом 5/8 Ом 1 Ом 0,5 Ом № 7 8 9 10 6,62 Ом 4,85 Ом 14 Ом 3/5 Ом Высокий уровень 134
Самостоятельная работа Л? 19 Средний уровень № 1 2 3 4 7,5 мА, 5 мА, 1,2 кОм 2 кОм, 6 В В 2,25 раза 22 мА Достаточный уровень № 1 2 U = 26 В. 17, = 18 В.7, = 6 А, U2 = U3 = 8 В. I, = 4 А, 7- ~ 2 А 2| = 74 =1 А.17, = 24В, U4 =60 В,U2 =и3 -12 В, 12 = 0,7 А, 13 = 0,3 А № 3 4 R = 2,3 Ом, I = 52,5 А, = 22,5 А, 12 = 30 А, 73 = 74 =75 =7,5Л R = 5,5 Ом, 7, = 7, =10 А, С7, = 172 = 20 В.173 = 15 В, 73 = 7,5 А, 74 = 75 = 76 = 2,5 А, U4 = t/5 = U6 = 5 В ши _ о 6 1 г ’ /, .= I, = 5 А, 12 = 3 А, Л = 2 А. У, =10В,С/2 = = У, = 30 В. t/AB = 60 В Ц =4А,Л =6А, 7, =10 А, 7, =6,25 А, 15 =2.5 А. 7б = 1,25 А, L7, =U2 =12В.7/4 =У5 = =77ft = 12,5 В, =75,5 В, Высокий уровень № 1 2 7, =10 А, 7, =7.5 А, 7- =2,5 А, 74 = 2,7 А, 75 = 5,3 А. /6 = 2 А. 77 = 5,5 А,!/, = 64 В,[/2 = J73 = = 30B,t/4 =[75 =U6 = 16 В I, = 5 A, 12 = 3,75 A, 73 = = 1,25A,74 = 1,3A,75 = = 2,7A.76 = 1A.77 = = 2.75 A. (7, = 32 B, 172 = = 173 = 15 B,l/4 = (75 = = 77ft =8B,t/7 =5513 J 135
№ 4 = 10 А. А = 7,5 А, = = 2,5 А. 7., = 2.7 А. 15 = - 5.3 А, 1Л = 2 А, = = 5,5 A. U{ = 64 В. ГД = = U3 = 30В,Г7. = ГД = = Г76 = 16В,ГЛ, = 110В /| =10 А. Д = 7.5 А, Д = = 2,5 А. 14 = 2,7 А. = = 5. 3 А, 76 = 2 А,17 = = 5,5 А. Г/, = 64 В, ГА = = U3 = 30 В. ГГ4 = и5 - = Г76 = 16В.Г7? = 110В 5 6 Д = 20 А. А =15А,Л, = = 5А,/4 =5,4А,Д = = 10.6 А. 4 = 4 АД, = = 11 А, Д = 128В,ГА = = ГД =60В,Г74 =Г/5 = 1 =Г/6 =32В,Г/7 = 220В '' II ч < L II < " се I ^7 г' 5 11 'н' н и и *4 *4 <1 AF S' и ® X < < < < 7 11 'Г. V". " ' с'1 л-t г- >> и г, S < и 11 7 11 " Самостоятельная работа № 20 Средний уровень № 1 1 2 3 4 5 6 500 Дж 5 В 15 К л 1,2 кДж 2 Кл 2,25 кДж Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 27 кДж 86,4 Дж 2,4 Ом Во втором случае работа тока вдвое меньше 0,2 А 380 В Высокий уровень № 1 2 з 7 4 5 6 31 % 80 % 34 % 2,2 кН 1,75 А 59 % 136
Самостоятельная работа № 21 Средний уровень № 1 2 3 4 5 6 150 Вт 1,9 кВт 15 кДж 127 В 2,4 А 3,15 Вт Достаточный уровень № 1 2 3 100 Вт в 3 раза 538 Ом, 1,21 кОм, 0,4 А, 0,18 А № 4 5 6 645 Ом Л-2_ А 36 •ф 0,45 Ом*мм2/м Высокий уровень № 1 2 3 уменьшится на 27 Вт 130 Ом 14,4 Вт, 9,6 Вт № 4 5 6 110 Вт, 121 Вт; увеличится в 1,21 раза 6 Вт, 12 Вт 3 ч; 45 мин Самостоятельная работа Л? 22 Средний уровень № 1 2 3 4 5 6 86,4 кДж 396 кДж 15 мин 1,44 МДж 2,88 МДж 90 кДж Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 !. 6 2,88 кДж, 4,8 кДж 180 Дж 10 Ом 2/3 Ом 2,04 кДж 12,6 Дж Высокий уровень № , 1 2 3 4 5 7 8 10 А 17,5 мин 120 В 63°С 12 мин 26,4 м 90 % 6 мин 137
Контрольная работа Л® 2 Средний уровень № 1 2 3 4 Г 5 1 6 . 2 0,01 А 100 В 12,5 Ом 4 А 20 В 50 Ом з 9 Дж 55 Вт 324 кДж 4 Кл 18 кДж 600 Дж Достаточный уровень № 1 2 3 if 2 8 А 0,013 в 1,82 А 3 30 В Ц = 5 А, /2 = 3 А, и =30 В. 17) =100 В U = 40 В, 7, = 1()Л.Д = 8 А № 4 5 6 2 1,2 В 5 А 66 В 3 £7t = 40 В, 17, =50 В. U3 = 60 в 12 А Ut = 18В,С72 =8 в, [7, = 8 В Высокий уровень № 1 2 3 4 5 6 3 23 мин 20 с 40 Ом 4 кВт, 14,52 МДж 6 А 180 Ом 1 0,08 кг СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 26 Высокий уровень № 1 2 3 Н щ , т.е. тень т И - h ' перемещается с постоянной скоростью 66 см диаметр тени 15 см, внешний диаметр полутени 35 см № 4 5 ' 6 1 м 3,2 км 3,6 м 138
Самостоятельная работа № 27 Достаточный уровень № 1 2 3 Г 4 5 6 110°; 55° 32° к— 65° 60° Увеличится на 30° 2ср Высокий уровень ГЛ 1 2 3 под углом 45° к горизонту ! под углом 75° к гори- зонту расположить зеркало на пути лучей под углом 78е или 120° к горизонту № 4 5 6 зеркало должно составлять с горизон- тальной поверхностью стола угол 25° выше 160 см 65° Самостоятельная работа № 29 Достаточный уровень • № J 1 2 3 4 5 6 30° 80° 50° 1,41; 54°40' 30° 40° Высокий уровень № 1 2 3 4 5 6 4 м 59е; 36° 19е 0,84 м 97 см 0,19 м Самостоятельная работа № 31 Средний уровень № 1 2 3 4 -0,6 м -0,1 м 4,5 см 0,15 м; 6,6 дптр Xs 5 6 7 8 0,5 м 0,6 м 0,22 м 0,1 м 139
Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 7 см -1,9 дптр 0,24 м 1 м -16 см; 6 см -8,3 дптр № 7 8 1 Если изображение предмета действительное — 0,135 м; если изображение мнимое — 0,54 м 12 см Высокий уровень № 1 2 3 4 5 ; 6 f 7 8 6 см 4,5 см 9,65 см 0,1 м 0,9 м 0,6 м на 5 мм 1,5 см Самостоятельная работа № 32 Достаточный уровень № 1 2 3 4 5 6 6,8 дптр 0,15 м 320 м 69,5 м 28 м 24 м Высокий уровень № 1 2 3 мнимое 8-кратное увеличение 10 дптр; 5 дптр Действительное перевернутое изо- бражение предмета АВ высотой 3,5 см получается за рассеивающей линзой на расстоянии 22 см от нее № 4 5 6 -6,7 дптр “1 дптр 60 см Контрольная работа Л? 3 Достаточный уровень № 1 о 3 3 20 м действительным, перевернутым, увеличенным 30 м 140
№ 4 5 6 3 Может в обоих случаях 1,8 м d > 20 см ; перевернутым Высокий уровень № 1 2 3 2 0,63 м 50 м d| = 84,5 см, d2 = 35,5 см №1 4 5 6 2 0,16 м а) 7,5 см; б) 15 см 18 см СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Генденштейн, И.М. Гелъфгат, ЛА. Кирик. Задачи по физике, 8 класс. Харьков: Гимназия, 2000. 2. В.И. Лукашик. Сборник вопросов и задач по физике для 7-8 клас- сов. М., 1998. 3. В.И. Лукашик. Физическая олимпиада в 6-7 класах. М., 1987. 4. Г.Н. Степанова. Сборник вопросов и задач по физике для 7-8 классов. С-П., 1995. 5. A.J3. Чеботарева. Дидактический материал по физике для 8 класса. М., 1994.
СОДЕРЖАНИЕ: ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 1 Внутренняя энергия и способы ее изменения ............. 4 Самостоятельная работа № 2 Виды теплопередачи......................................6 Самостоятельная работа № 3 Количество теплоты. Удельная теплоемкость—..............8 Самостоятельная работа № 4 Теплота сгорания топлива ............................. 11 Самостоятельная работа № 5 Закон сохранении энергии в механических и тепловых процессах .................................13 Самостоятелън ая работа № 6 Плавление и кристаллизация твердых тел ................15 Самостоятельная работа А1? 7 Испарение и конденсация ...............................19 Контрольная работа Ар 1 Тепловые явления......................................23^ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 8 Электризация тел. Два рода зарядов.....................31 Самостоятельная работа № 9 Строение атома..........................................33 Самостоятельная работа 10 Электрическое поле................................... 35 Самостоятельная работа № 11 Электрический ток. Сила тока ........................ 38 Самостоятельная работа № 12 Электрическое напряжение —.............................39 Самостоятельная работа А? 13 Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление....41 Самостоятельная работа ЛС° 14 Закон Ома для участка цепи ............................43 Самостоятельная работа Л5 15 Измерительные приборы. Электрические цепи .............45 Самостоятельная работа №16 Последовательное соединение проводников................50 Самостоятелъная работа № 17 Параллельное соединение проводников ...................53 Самостоятельная работа № 18 Смешанное соединение проводников ......................55 Самостоятельная работа № 19 Расчет электрических цепей.............................61 142
Самостоятельная работа Л* 20 Работа тока ..........................................66 Самостоятельная работа Лг° 21 Мощность тока.........................................68 Самостоятельная работа Л? 22 Закон Джоуля-Ленца ...................................70 Контрольная работа № 2 Электрические явления .............................. 73 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 23 Магнитное поле тока ............................... 81 Самостоятельная работа № 24 Постоянные магниты....................................85 Самостоятельная работа № 25 Действие магнитного поля на проводник с током .......87 СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Самостоятельная работа № 26 Прямолинейное распространение света..................92 Самостоятельная работа АФ 27 Закон отражения света.................................94 Самостоятельная работа № 28 Изображение в плоском зеркале.........................96 Самостоятельная работа № 29 Преломление света....................................99 Самостоятельная работа № 30 Построение изображений в линзах .................... 102 Самостоятельная, работа № 31 Формула тонкой линзы ............................... 113 Самостоятельная работа Л'р 32 Оптические приборы и оптические системы ............116 Контрольная, работа № 3 Световые явления....................................119 ОТВЕТЫ.................................................129 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................141 143